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Perché abbiamo le stagioni?

Perché abbiamo le stagioni?

Vi siete mai chiesti perché le stagioni della Terra cambiano durante l'anno? O perché quando è estate negli Stati Uniti è inverno in Australia? Oggi esploreremo perché la Terra ha le stagioni! Riguarda l'inclinazione dell'asse terrestre. 

Cos'è un asse?

Prima di immergerci troppo nelle cose, copriamo alcune nozioni di base. Per prima cosa, la Terra ha la forma di una sfera. Ora, immagina di mettere un palo dritto da un lato all'altro della sfera, come mettere una perlina rotonda su un filo dritto. Ora immagina di muovere quella perlina in modo che ruoti sul filo. Questo è un asse di rotazione. La Terra ha un asse di rotazione dal polo nord al polo sud. È attorno a questo asse che ruota la Terra, regalandoci notte e giorno come un lato è rivolto verso il Sole e l'altro no. 

Credito immagine: Slyavula Education

Non è necessariamente l'asse stesso che ci dà le stagioni, ma la sua inclinazione. L'asse terrestre è inclinato di un angolo di 23.4 gradi dall'essere perfettamente dritto su e giù. 

inclinazione della terra

Credito immagine: timeanddate.com

Questa inclinazione rispetto al Sole è ciò che ci dà le stagioni!

Come si traduce un'inclinazione nelle stagioni?

Poiché la Terra è una sfera, i raggi del Sole non colpiscono la superficie con la stessa intensità in tutti i punti della superficie terrestre. L'angolo con cui la luce colpisce una superficie determina la sua intensità nel punto. La luce avrà la massima intensità se colpisce un punto perpendicolarmente, o 90o. Poiché la Terra è rotonda, sperimenta la luce solare più intensa all'equatore e una luce meno intensa quando ti avvicini ai poli. Più una superficie riceve luce intensa, maggiori saranno le temperature che subisce. Questo è il motivo per cui il clima è molto più caldo all'equatore che ai poli. 

Come si ottiene un'inclinazione nelle stagioni

Credito immagine: National Geographic, Mary Crooks

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Ma in che modo questo ci dà le stagioni? È qui che entra in gioco l'inclinazione. La parte superiore dell'asse terrestre non è sempre puntata verso il Sole mentre viaggia attorno ad esso. In alcuni punti dell'anno, è puntato lontano dal Sole. Questo cambia quale parte della Terra riceve luce più intensa durante tutto l'anno. Questa è la nostra stagione!

equinozio e solstizio

Credito immagine: timeanddate.com

Da giugno ad agosto, il Polo Nord è puntato verso il Sole, rendendolo estivo nell'emisfero settentrionale e inverno nell'emisfero meridionale. Da dicembre a febbraio, il Polo Nord è puntato lontano dal Sole, rendendolo l'inverno nell'emisfero settentrionale e l'estate nell'emisfero australe. Si chiama solstizio d'estate quando il polo nord è puntato verso il sole e solstizio d'inverno quando il polo sud è puntato verso il sole.

Il percorso ellittico della Terra influisce sulle nostre stagioni?

L'orbita della Terra attorno al Sole non è perfettamente circolare, è ellittica, il che significa che in alcuni punti dell'anno la Terra è più lontana dal Sole. È ragionevole pensare che la differenza di distanza possa avere un impatto sulle nostre stagioni, rendendo la Terra più calda quando è più vicina al Sole e più fredda quando è più lontana. Tuttavia, questo non è il caso. La variazione della distanza dal Sole non influisce sulle nostre stagioni, perché mentre l'orbita terrestre non è perfettamente circolare, non è troppo lontana. L'eccentricità è la misura di quanto qualcosa sia ellittico. Una misura di eccentricità di 0 è un cerchio perfetto e 1 è una parabola. Le ellissi sono qualcosa tra 0 e 1. L'eccentricità della Terra è 0.02. Rendere molto piccola la differenza tra la distanza più lontana e la distanza più vicina al Sole. 

Il percorso ellittico della Terra influisce sulle nostre stagioni

Credito immagine: Università di Swinburne

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Quando la Terra è più vicina al Sole, si trova a circa 91.4 milioni di miglia (147.1 milioni di km) dal Sole. Al suo punto più lontano, la Terra è di 94.5 milioni di miglia (152.1 milioni di km). Sebbene una differenza di 3.1 milioni di miglia possa sembrarci grande, è molto piccola sulla scala del sistema solare. 

In effetti, è inverno nell'emisfero nord quando la Terra è più vicina al Sole. La Terra è più lontana dal Sole quando è estate nell'emisfero settentrionale. Questo significa che le estati nell'emisfero settentrionale non sono calde come le estati nell'emisfero australe? No! Mentre la Terra riceve più energia dal Sole quando è più vicino durante l'estate dell'emisfero australe, ciò non rende le estati dell'emisfero australe più calde. Questo perché ci sono meno masse continentali nell'emisfero australe rispetto all'emisfero settentrionale. Gli oceani impiegano più tempo per riscaldarsi rispetto alla massa terrestre, quindi con meno massa terrestre da riscaldare, l'emisfero australe non diventa più caldo solo perché è più vicino al Sole durante la sua estate. Nel complesso, questo rende le estati negli emisferi settentrionale e meridionale relativamente alla stessa temperatura. 

Perché l'asse terrestre è inclinato?

La migliore ipotesi degli astronomi sul motivo per cui l'asse terrestre è inclinato è che molto tempo fa, quando la Terra era giovane, qualcosa di grosso colpì la Terra e la fece cadere in tilt. Per questo si appoggia a 23.4o invece di ruotare su e giù. Inoltre, la maggior parte degli scienziati pensa che quando l'oggetto gigante ha colpito la Terra, frammenti di Terra si sono staccati, uno dei quali è diventato la nostra Luna. E chiamano l'oggetto gigante che ha colpito la Terra, Theia. 

Perché l'asse terrestre è inclinato

Credito immagine: NASA

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Gli altri pianeti hanno stagioni?

Sì! Tutti i pianeti del nostro sistema solare hanno stagioni. La maggior parte dei pianeti ha i quattro che la Terra sperimenta. Alcuni pianeti hanno un cambiamento così piccolo tra le stagioni che è appena percettibile quando ne inizia uno nuovo, questo è ciò che accade su Venere. Altri pianeti, come Urano, hanno stagioni estremamente estreme. Mentre altri come Mercury hanno stagioni davvero difficili da definire. Quando gli astronomi si riferiscono alla stagione di un pianeta, si riferiscono a quale stagione sta vivendo il suo emisfero settentrionale. 

Se ricordiamo che l'inclinazione della Terra è 23.4o e abbiamo stagioni molto distinguibili, sarà facile confrontare quanto siano distinguibili le stagioni su altri pianeti. Giove e Venere hanno un'inclinazione dell'asse di solo circa 3o, rendendo le loro stagioni molto simili tra loro. 

Mentre i cambiamenti della distanza della Terra dal Sole durante tutto l'anno non influiscono sulle nostre stagioni perché la nostra eccentricità non è grande, Marte ha un'orbita molto eccentrica di 0.09, rispetto alla Terra. Ciò significa che sia l'inclinazione dell'asse di Mar, 24o, e la sua distanza variabile dal Sole influisce sulle sue stagioni in modo piuttosto drastico. 

Gli altri pianeti hanno stagioni

Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/Richard Barkus

Ancora più estreme sono le stagioni su Urano. L'orbita di Urano è quasi circolare come quella terrestre, il che significa che mantiene relativamente la stessa distanza dal Sole durante tutto l'anno. Tuttavia, l'asse di Urano è inclinato di 82o! Fondamentalmente è sdraiato su un fianco. Proprio come è successo alla Terra, si ipotizza che un corpo molto grande si sia scontrato con Urano e lo abbia sbattuto di lato. Per un cambiamento così drammatico ci si aspetta che il corpo in collisione abbia le dimensioni della Terra! Questa inclinazione estrema dà a Urano stagioni estreme di 20 anni e condizioni meteorologiche pazze. Per circa un quarto dell'anno di Urano (84 anni terrestri) il Sole colpisce direttamente ogni polo, lasciando il resto del pianeta nella completa oscurità e in un inverno molto freddo. 

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Riferimenti

https://www.jpl.nasa.gov/edu/learn/video/dancing-uranus/#:~:text=Just%20how%20different%20is%20Uranus’s,Uranus%20tilts%20almost%2098%20degrees!
https://www.space.com/17081-how-far-is-earth-from-the-sun.html
https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/o/Orbital+Eccentricity
https://education.nationalgeographic.org/resource/axis
https://www.timeanddate.com/astronomy/axial-tilt-obliquity.html
https://alearningfamily.com/main/rotation-of-the-earth-day-and-night/
https://www.timeanddate.com/astronomy/seasons-causes.html
https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/interplanetaryseasons#:~:text=Every%20planet%20in%20the%20solar,that’s%20where%20the%20similarities%20end.
https://spaceplace.nasa.gov/seasons/en/

La condivisione è la cura!

Cassie Hatcher

Cassie Hatcher

Cassie apprende da sempre con la passione di comunicare la scienza di alto livello in una questione di conversazione. Ha conseguito una laurea e un master in fisica e ha scritto due tesi di astronomia, una delle quali è stata pubblicata. Ha conseguito uno stage presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel 2016 e ha avuto la possibilità di vedere il James Webb Space Telescope mentre veniva costruito.

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