Perché si alternano le stagioni
Perché esistono le stagioni? Perché si alternano primavera, estate, autunno e inverno? Molti credono che l’alternarsi di estate e inverno sia causato dalla diversa distanza della Terra dal Sole nel corso dell’anno. La Terra, infatti, non gira intorno al Sole su una circonferenza perfetta. Ci sono momenti in cui la Terra è più lontana dal Sole e altri in cui è più vicina. Guarda la figura seguente:
Vediamo che quando la Terra è «in alto» è più lontana dal Sole che quando è «in basso». A prima vista sembra quindi logico che quando la Terra è più lontana dal Sole sia inverno e quando è più vicina sia estate. Ma la Terra è più lontana dal Sole intorno al 5 luglio e più vicina intorno al 4 gennaio – quindi è esattamente il contrario: quando la Terra è più lontana dal Sole è estate, quando è più vicina è inverno.
Sappiamo anche che quando nell’emisfero boreale è estate, in quello australe è inverno, e viceversa. Quando da noi fa freddo, in Australia è estate. Le stagioni quindi non possono essere causate dalla diversa distanza della Terra dal Sole. Se fosse così, sarebbe estate su tutto il pianeta, non solo in un emisfero.
Dalla figura, inoltre, sembra che la distanza della Terra dal Sole cambi in modo drammatico, ma nella realtà la differenza è molto più piccola. Quando la Terra è più vicina al Sole, la distanza è di circa 147 milioni di chilometri. Quando è più lontana, è di circa 152 milioni di chilometri. È una differenza di circa tre per cento, che non basta a provocare un cambiamento del tempo così grande come quello che osserviamo tra estate e inverno.
Colpa dell’asse terrestre
L’asse terrestre è una retta immaginaria intorno alla quale ruota la Terra. Questo asse è leggermente inclinato rispetto al piano immaginario su cui la Terra gira intorno al Sole. Guarda la figura:
L’asse è rappresentato dalle linee bianche in alto e in basso, la linea nera che attraversa la Terra indica l’equatore. L’equatore divide la Terra in due emisferi, quello australe e quello boreale. La freccia in basso indica il verso di rotazione della Terra intorno al proprio asse. Vediamo che l’asse non è verticale, ma leggermente inclinato. Già da questa figura possiamo notare che il Sole illumina molto di più l’emisfero australe che quello boreale. Possiamo notare anche altre cose: il Sole illumina il polo sud, mentre il polo nord no. E questa situazione durerà ancora a lungo. Immagina che sia passato un giorno e che la Terra abbia quindi compiuto un giro intorno al proprio asse. Dato l’orientamento della Terra, il Sole ha illuminato il polo sud per tutto il tempo, lì non è mai tramontato! E, al contrario, al polo nord il Sole non è mai sorto per tutto il giorno! E per tutto il tempo il Sole ha illuminato una parte molto più grande dell’emisfero australe che di quello boreale – nell’emisfero australe è quindi estate e in quello boreale inverno. Questo corrisponde a quello che conosciamo: in inverno le giornate sono più corte che in estate.
Ma questo non spiega ancora perché in inverno il Sole è più «freddo» che in estate. Va bene, in inverno il Sole splende meno ore, ora sappiamo perché – ma perché allo stesso tempo non scalda come ci scalda in estate? La colpa è dell’angolo di incidenza dei raggi.
Angolo di incidenza dei raggi solari
Immagina una parete su cui cadono perpendicolarmente i raggi di luce. E una seconda parete, lunga uguale, colpita anch’essa da raggi di luce, ma non perpendicolarmente – rispetto alla prima, la seconda parete è ruotata di 45 gradi:
Vediamo che, anche se le due pareti sono lunghe uguale e sono esposte a una sorgente di luce ugualmente intensa, sulla seconda parete arrivano meno raggi che sulla prima. E non solo, i raggi arrivano più distanti l’uno dall’altro. La seconda parete non è quindi illuminata bene come la prima. Lo stesso vale per i raggi solari: dipende dall’angolo con cui arrivano al suolo. Se arrivano perpendicolarmente, sul suolo ne arrivano molti, e lo sentiamo come caldo. Se arrivano con un angolo più piccolo, sul suolo arrivano meno raggi, «più distanti l’uno dall’altro», e lo sentiamo come freddo. La stessa cosa succede sulla Terra:
Tutti i raggi che arrivano al suolo perpendicolarmente colpiscono l’emisfero australe. Nell’emisfero australe arrivano quindi più raggi del Sole per metro quadrato, e per questo lì fa più caldo che nell’emisfero boreale, dove i raggi arrivano, sì, ma con un angolo più piccolo e quindi ne arrivano meno. Per questo anche più a nord di dove siamo noi di solito fa più freddo e più a sud più caldo. Più a nord i raggi del Sole arrivano con un angolo più piccolo e ne arrivano quindi meno di quanti ne arrivano da noi.
