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ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Stagioni, pianeti
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Ogni anno, la Terra segue l’eterno ritmo delle stagioni: mentre l’estate arriva nell’emisfero settentrionale, l’inverno si affaccia nell’emisfero meridionale, in un ciclo legato alla sua rotazione intorno al Sole. Ma cosa succede sugli altri corpi celesti del nostro sistema solare?
Come abbiamo descritto in altri articoli, la Terra, durante la rotazione intorno al Sole, varia le sue stagioni. In Inverno, quando i raggi solari colpiscono la superficie terrestre con una minore inclinazione rispetto all’orizzonte, il nostro pianeta riceve un minor irraggiamento; di conseguenza quando l’atmosfera assorbe meno calore l’emisfero risulta più freddo. Quando i raggi arrivano con una maggiore inclinazione (fino ad essere perpendicolari) ci avviciniamo invece all’estate. In realtà non è così semplice e nella nostra valutazione vanno considerati diversi fattori. Innanzitutto le terre emerse e i mari hanno tempi diversi di riscaldamento per cui le prime tendono a raffreddarsi o riscaldarsi più velocemente delle acque che invece conservano a lungo il loro stato a causa dell’azione termoregolatrice del mare che ritarda o “uniformizza” le stagioni grazie alla maggiore capacità termica dell’acqua. Secondo fattore da considerare è la distanza dal sole. Nella sua annuale rotazione intorno alla nostra stella la Terra segue un orbita ellittica (con un’eccentricità pari a 0,0167), dove il Sole occupa uno dei suoi fuochi; ciò comporta che la Terra passa da una distanza minima dal Sole (perielio) a una massima (afelio) subendo nel suo percorso un diverso irraggiamento.
Come premesso, l’irraggiamento varia man mano che si spostiamo dall’Equatore verso i Poli, ovvero lungo la latitudine dall’Equatore al polo, a causa della diversa inclinazione della superficie terrestre rispetto ai raggi solari. L’inclinazione dell’asse terrestre è infatti di circa 23°27′ rispetto alla perpendicolare al piano dell’eclittica. Il fatto che l’asse di rotazione sia inclinato rispetto al piano orbitale è molto importante perché se fosse perfettamente perpendicolare, a parità di distanza dal Sole, le variazioni sarebbero meno significative.
Marte – photo credit NASA
Torniamo alla domanda iniziale: come variano le stagioni sugli altri corpi celesti?
Una domanda curiosa e non di unica risposta. Ad esempio Marte, avendo un’inclinazione assiale di circa 25°, ha stagioni simili a quelle terrestri, con periodi nelle zone polari di oscurità o di luminosità permanente a seconda che ci si trovi in inverno o in estate (ovviamente marziana). In realtà esistono altre differenze; il pianeta rosso, in un tempo lontano, era forse molto simile alla Terra, e l’acqua doveva essere presente su tutto il pianeta … poi qualcosa accadde. Attualmente su Marte, gli inverni sono dominati da formazioni di ghiaccio di anidride carbonica (ghiaccio secco) che può formare grandi crepe simili a ragni sulla superficie polare del pianeta. Tornando alle sue stagioni, l’anno marziano è di 687 giorni rispetto ai nostri 365, quindi le stagioni marziane sono ovviamente più lunghe. La temperatura media su Marte oscilla intorno ai -62 gradi Celsius ma varia notevolmente a seconda della stagione e della regione in cui ci troviamo. Le aree equatoriali possono raggiungere temperature massime di circa 20 gradi Celsius durante il giorno, mentre le regioni polari possono scendere fino a -125 gradi Celsius durante la notte. La forte escursione termica tra il giorno e la notte (il suo giorno solare è più lungo di quello terrestre ovvero 24 ore e 39 minuti) è legata alla sua sottile atmosfera composta da anidride carbonica.
Urano – photo credit NASA
E gli altri pianeti? La maggior parte dei pianeti percorre il proprio piano orbitale (che semplifichiamo chiamandolo eclittica) intorno al Sole, trovandosi quasi nello stesso piano orbitale della Terra; di fatto differendo di pochi gradi al massimo, cosa che li fa apparire sempre vicini all’eclittica quando vengono osservati nel cielo. In realtà, l’inclinazione del loro asse di rotazione varia anche di molto cosa che porta a cambiamenti stagionali a volte estremi durante l’anno. L’influenza dell’eclittica sulle stagioni dei pianeti varia quindi a seconda dell’inclinazione dell’asse di rotazione e della loro orbita.
Ad esempio, si passa da Mercurio e Venere che, avendo una inclinazione minima rispetto all’eclittica, non hanno nessun cambiamento stagionale significativo, ad Urano che possiede un’inclinazione di circa 90 gradi, quindi con un polo completamente rivolto verso il Sole. Questo grande esopianeta ha stagioni estreme con estati fredde ma caratterizzate da lunghi periodi di irraggiamento costante, ed inverni in cui sprofonda nella più gelida oscurità. Giove, il pianeta gassoso più grande del nostro Sistema Solare, presenta caratteristiche stagionali singolari che sono influenzate dalla sua orbita leggermente ellittica e dalla sua peculiare composizione atmosferica. Anche la distanza di Giove dal Sole, come molti pianeti, varia durante i suoi 12 anni terrestri orbitali. Non avendo praticamente nessuna inclinazione le stagioni gioviane sono poco marcate per cui il clima varia più per cause atmosferiche (tempeste). Quando le orbite sono molto ellittiche, come nel caso di Plutone, le variazioni sono davvero estreme.
Plutone – photo credit NASA
Non ultimo, come per la Terra, anche l’inclinazione e la forma dell’orbita possono cambiare nel tempo, cosa che comporta fluttuazioni estreme nel ciclo annuale dei pianeti. Ad esempio l’inclinazione del Pianeta Rosso non è sempre stata di 25 gradi ma, secondo alcuni modelli pubblicati sulla rivista Earth and Planetary Science Letters nel 2018, è variata nel corso di miliardi di anni (da 10 a oltre 40 gradi) e continuerà a cambiare nel tempo, di fatto modificando le sue stagioni.
In sintesi, le stagioni dei diversi pianeti possono essere molto diverse e sono oggetto di studi da parte dei planetologi per le possibili implicazioni future, ovvero quando l’Uomo troverà un modo di viaggiare nello spazio verso gli esopianeti. Una prospettiva attualmente poco fattibile che già pone molti interrogativi per la missione verso Marte … ma questa è un’altra storia e ve la racconteremo in un prossimo articolo.
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