In astronomia, si definiscono equinozi i due istanti nel corso dell'anno in cui
il Sole si presenta all'intersezione tra l'eclittica e l'equatore celeste.
La parola "equinozio" deriva dal latino e significa "notte uguale" (al giorno).
Gli equinozi di marzo e settembre sono i due giorni dell'anno nei quali hanno
inizio primavera e autunno. La definizione puramente teorica di lunghezza del
giorno si riferisce all'intervallo di tempo compreso fra due intersezioni
temporalmente consecutive del centro apparente del disco solare con l'orizzonte
del luogo geografico. Usando questa definizione, la lunghezza del giorno
risulterebbe di 12 ore. In realtà, gli effetti di rifrazione atmosferica, il
semidiametro e la parallasse solare fanno sì che negli equinozi la lunghezza del
giorno ecceda quella della notte. Agli equinozi, intesi come giorni di
calendario, il Sole sorge quasi esattamente ad est e tramonta quasi esattamente
ad ovest; ma non esattamente, in quanto (per definizione) l'equinozio è un
preciso istante che quindi può, al massimo, coincidere con uno dei due eventi,
ma non prodursi due volte nell'arco di 12 ore.
Nell'emisfero settentrionale, l'equinozio di marzo (che cade il 20 o 21 Marzo) è
l'equinozio di primavera, e l'equinozio di settembre (che cade il 22 o il 23
settembre) è l'equinozio d'autunno; nell'emisfero meridionale, questi termini
sono invertiti.
Gli equinozi possono essere considerati anche come punti nel cielo. Anche se la
luce diurna nasconde le altre stelle, rendendo difficile vedere la posizione del
sole rispetto agli altri corpi celesti, il Sole ha una posizione definita
relativa alle altre stelle. Mentre la Terra gira attorno al Sole, l'apparente
posizione del Sole si sposta di un intero cerchio nel periodo di un anno. Questo
cerchio è chiamato eclittica, ed è anche il piano dell'orbita della Terra
proiettato sulla sfera celeste. Gli altri pianeti visibili ad occhio nudo
(Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno) sembrano muoversi lungo l'eclittica
poiché le loro orbite sono su un piano simile a quello della Terra.
L'altro cerchio nel cielo è l'equatore celeste, ovvero la proiezione
dell'equatore terrestre sulla sfera celeste. Poiché l'asse di rotazione della
Terra è inclinato rispetto al piano dell'orbita, l'equatore celeste è inclinato
rispetto all'eclittica. Due volte l'anno, il Sole incrocia il piano
dell'equatore terrestre. Questi due punti sono gli equinozi.
Il punto dell'equinozio di primavera del nostro emisfero è anche chiamato punto
vernale, punto dell'Ariete o punto gamma (γ). Mentre quello dell'equinozio
d'autunno è anche chiamato punto della Bilancia (ω). Tuttavia, a causa della
precessione degli equinozi, questi punti non si trovano più nella costellazione
da cui prendono il nome.
L'istante nel quale il Sole passa attraverso ogni punto di equinozio può essere
calcolato accuratamente, così l'equinozio è sempre e solo un particolare
istante, piuttosto che un giorno intero.
Comportamento del Sole.
Agli equinozi il Sole sorge precisamente ad est e tramonta precisamente ad
ovest, ovunque.
La lunghezza del giorno eguaglia la lunghezza della notte.
Equinozio di primavera.
• All'equatore il Sole sorge in linea verticale
dall'orizzonte est fino allo zenit, e poi tramonta in linea verticale dallo
zenit all'orizzonte ovest.
• Al Tropico del Cancro il Sole passa a sud, dove
giunge alla sua massima altitudine per quel giorno che è 66°33'
• Al Tropico del Capricorno il Sole passa a nord,
dove giunge alla sua massima altitudine per quel giorno che è 66°33'
• Al polo nord il Sole passa da una notte lunga 6
mesi ad un dì lungo 6 mesi.
• Al polo sud il Sole passa da un dì lungo 6 mesi ad
una notte lunga 6 mesi.
Equinozio d'autunno.
• All'equatore il Sole sorge in circolo verticale
dall'orizzonte est fino allo zenit, e poi tramonta in circolo verticale dallo
zenit all'orizzonte ovest.
• Al Tropico del Cancro il Sole passa a sud, dove
giunge alla sua massima altitudine per quel giorno che è 66°33'
• Al Tropico del Capricorno il Sole passa a nord,
dove giunge alla sua altitudine massima per quel giorno che è 66°33'
• Al polo nord il Sole passa da un dì lungo 6 mesi
ad una notte lunga 6 mesi.
• Al polo sud il Sole passa da una notte lunga 6
mesi ad un dì lungo 6 mesi.
Il solstizio in astronomia è definito come il momento in cui il Sole
raggiunge, nel suo moto apparente lungo l'eclittica, il punto di
declinazione massima o minima. Il fenomeno è dovuto alla
inclinazione dell'asse di rotazione terrestre rispetto l'eclittica;
il valore di declinazione raggiunta coincide con l'angolo di
inclinazione terrestre e varia con un periodo di 41.000 anni tra
22.1° e 24.5°.
Il Sole raggiunge il valore massimo di declinazione positiva nel
mese di giugno in occasione del solstizio di estate boreale, mentre
raggiunge il massimo valore di declinazione negativa in dicembre, in
occasione del solstizio di inverno boreale, corrispondente
all'estate nell'emisfero australe.
Da un esame di una tabella dei tempi dei solstizi si può verificare
che il fenomeno ritarda di circa sei ore ogni anno (5 ore, 48 minuti
e 46 secondi per la precisione), salvo subire un nuovo
riposizionamento indietro ogni quattro anni, in conseguenza degli
anni bisestili, introdotti proprio per evitare un progressivo
disallineamento delle stagioni con il calendario. A causa di queste
variazioni può capitare che il solstizio astronomico cada il 20 o il
21 giugno per l'estate nell'emisfero nord o il 21 o 22 dicembre per
l'inverno nell'emisfero nord.
Dal punto di vista astronomico, il raggiungimento del solstizio
causa una serie di fenomeni osservabili tra i quali:
Sole allo zenit
ai tropici.
Nella fascia di latitudini comprese tra il tropico del Cancro e il
tropico del Capricorno, il Sole raggiunge lo zenit due volte l'anno.
In altre parole, in ogni luogo compreso tra i tropici, per due
giorni all'anno, il Sole è a perpendicolo al mezzogiorno locale (una
meridiana non proietta ombra); all'equatore questo accade durante
gli equinozi.
A differenza di quanto accade nella fascia tra i tropici, le
località poste esattamente sul tropico sperimentano il fenomeno una
sola volta e proprio in corrispondenza di uno dei due solstizi: il
Sole è allo zenit a dicembre nelle località del tropico del
Capricorno ed è allo zenit a giugno nei luoghi attraversati dal
tropico del Cancro.
Massima o minima declinazione.
Ogni giorno, il Sole compie un cammino apparente nel cielo che lo
porta alla massima altezza rispetto all'orizzonte in un istante che
prende il nome di mezzogiorno locale. Il giorno del solstizio di
estate, al mezzogiorno locale, il Sole nei luoghi non compresi tra i
tropici raggiunge la massima altezza possibile sull'orizzonte per
quella latitudine.
Il Sole di mezzanotte.
l sole di mezzanotte è un fenomeno astronomico che si verifica nelle
regioni oltre il circolo polare.
In prossimità del solstizio estivo, a causa dell'inclinazione
dell'asse di rotazione della Terra, a latitudini superiori a 66°33‘
il Sole non scende mai sotto l'orizzonte, e quindi non cala mai la
notte. I paralleli 66°33‘ nord e sud, che delimitano le regioni in
cui si osserva questo effetto, vengono chiamati circoli polari.
La durata di questo fenomeno dipende dalla latitudine: a 70° il Sole
non tramonta per 17 giorni consecutivi, a 80° per 71 giorni, ai poli
(90°) per metà dell'anno.
Dato che non ci sono terre abitate a sud del circolo polare
antartico, questa esperienza è limitata alle popolazioni della
Fennoscandia (la Penisola Scandinava, la Finlandia, la Penisola di
Kola e la Carelia), della Russia, del Canada, dell'Alaska, della
Groenlandia e dell'Islanda (quest'ultima solo per rifrazione,
essendo sotto il circolo polare).
D'inverno si verifica il fenomeno opposto che è chiamato notte
polare. Ci sono tuttavia delle regioni in cui si ha il sole di
mezzanotte ma non la notte polare: perché sia buio, il Sole deve
essere 12° sotto l'orizzonte, altrimenti si vede la luce del
crepuscolo. La notte polare non è quindi osservabile in Europa.
Dato che l'asse terrestre è inclinato di 23°27' rispetto
all'eclittica, in estate il Sole non tramonta alle latitudini
elevate. La durata del giorno polare, cioè del periodo in cui il
Sole non tramonta mai, varia da 24 ore (durante il solstizio
d'estate) al circolo polare, a 4464 ore (186 giorni) ai poli.
A causa della rifrazione il fenomeno del sole di mezzanotte può
essere visto anche da regioni circa un grado al di sotto del circolo
polare, come ad esempio in Islanda.
Nelle località comprese tra i circoli polari e i poli, il Sole
rimane tutto il giorno sopra l'orizzonte durante l'estate, quindi
anche a mezzanotte. La durata di questo fenomeno dipende dalla
latitudine: ai poli (90° di latitudine) il Sole non tramonta per
metà dell'anno, a 80° per 71 giorni consecutivi, a 70° per 17
giorni. Il solstizio d'estate è l'unico giorno in cui il Sole non
tramonta per le località poste sul circolo polare (66° 33' 38"),
latitudine limite inferiore di visibilità del fenomeno.
Durata del dì e della notte.
I giorni del solstizio sono quelli in cui si ha il massimo o il
minimo di ore di luce. A causa di vari fenomeni valutati tramite
l'equazione del tempo, quali l'eccentricità dell'orbita terrestre e
altri, il solstizio non è il giorno in cui si ha l'alba o il
tramonto più anticipati o ritardati e non coincide con i giorni nei
quali la Terra è all'afelio o al perielio (l'afelio è il punto di
massima distanza dal Sole, esso cade sulla terra il 4 luglio, il
punto di minima distanza è chiamato perielio).
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