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Perché il sole continua a sorgere più tardi anche dopo il solstizio d'inverno?

MeteoSvizzera-Blog | 27 dicembre 2023
40 Commenti

Se siete mattinieri, ve ne sarete forse accorti: il sole continua a sorgere più tardi nonostante il solstizio d'inverno sia passato. Tuttavia, come ci si può attendere, la durata della luce diurna aumenta, ciò significa dunque che il tramonto è ancora più ritardato rispetto all'alba. Ma perché questa asimmetria? Il sole non dovrebbe semplicemente sorgere prima e tramontare più tardi dopo il solstizio d'inverno? Se qualcuno a voi vicino vi pone questa domanda durante le feste, o se volete semplicemente soddisfare la vostra curiosità, le spiegazioni di questo blog fanno al caso vostro.

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Il giorno del solstizio d’inverno, quest’anno il 22 dicembre, è per definizione il giorno più corto dell’anno. Tuttavia, anche dopo il solstizio, il sole continua a sorgere più tardi il mattino, mentre la durata della luce diurna complessiva tende ad aumentare. Quindi se ne deduce che il tramonto è a sua volta ritardato. Ma perché questa asimmetria? Per capirlo, dobbiamo innanzitutto comprendere la differenza tra il mezzogiorno solare (astronomico) e le ore 12.00. Il mezzogiorno solare è il momento in cui il sole è più alto nel cielo (cioè più vicino allo Zenit). Esso non corrisponde alle ore 12 per due motivi: in primo luogo, l'esistenza dei fusi orari fa sì che l'ora ufficiale sia la stessa a Santiago de Compostela e a Skopje, anche se quest'ultima si trova circa 2.500 km più a est, il che corrisponderebbe a una differenza di orario di circa 2 ore! Questo è relativamente facile da capire, ma non spiega ancora perché il sole continui a sorgere più tardi anche dopo il solstizio d'inverno. Infatti, in una determinata località, la differenza tra il mezzogiorno solare e le ore 12 non è costante durante l'anno! Per capirlo, è dunque necessario dare un'occhiata più approfondita all'astronomia, ma non preoccupatevi, non c'è bisogno di lanciare un razzo.

Definizione di giorno: sembra facile

Avrete sicuramente imparato che la Terra ha una rotazione completa attorno al proprio asse in 24 ore, per l'esattezza in 23 ore e 56 minuti. Ma come si spiega questa differenza di 4 minuti tra la durata di un giorno e la durata della rotazione terrestre? Un giorno solare è definito come il tempo necessario perché il sole si venga a trovare allo stesso orientamento, a partire da un luogo definito, il giorno successivo. Ruotando su sé stessa, la Terra ha pure ruotato un po' attorno al Sole: deve quindi ruotare un pochino di più per tornare allo stesso orientamento rispetto al Sole. Osserviamo la figura 1: al punto (1), la freccia rossa punta verso il Sole. Dopo che la Terra ha ruotato completamente (2), questa stessa freccia non punta più direttamente verso il Sole, perché la Terra si è leggermente spostata intorno alla sua orbita. Deve quindi ruotare ancora un po' perché la freccia torni a puntare verso il Sole (3). Ciò richiede circa 4 minuti; la sottigliezza risiede in questo “circa”. Infatti, questo tempo varia tra 3 minuti e 30 secondi e 4 minuti e 30 secondi. Ciò è dovuto a due fattori: il fatto che l'orbita della Terra è un'ellisse e che il suo asse di rotazione non è verticale (obliquità della Terra).

L’orbita terrestre è un'ellisse

Ricordate probabilmente che l'orbita della Terra non è un cerchio, bensì un'ellisse. Come mostra la figura 2, la Terra è più vicina al Sole al perielio (inizio gennaio) e più lontana all'afelio (inizio luglio). Ne consegue che la Terra ruota più velocemente intorno al Sole al perielio che all'afelio. Questo perché la forza gravitazionale tra due corpi è inversamente proporzionale al quadrato della distanza fra loro: si può dunque intuitivamente comprendere come, quando la Terra è più vicina al sole, accelera. Per questo motivo, al perielio la Terra percorre una distanza maggiore lungo la sua orbita durante una rotazione completa su sé stessa. Ci vorrà quindi più tempo perché riacquisti lo stesso orientamento rispetto al Sole (dal punto 2 al punto 3 della figura 1). Ciò significa che il Sole sorge più tardi all’approssimarsi del perielio (inizio gennaio), nonostante le giornate si stiano allungando!

L’obliquità della Terra

Nella spiegazione precedente non abbiamo tenuto conto del fatto che l'asse di rotazione della Terra è inclinato di 23,5° rispetto alla verticale. Di conseguenza, l'ora del mezzogiorno solare non è costante nel corso dell'anno. Il mezzogiorno solare sarà ritardato all’approssimarsi dei solstizi e anticipato all'avvicinarsi degli equinozi.

Conclusione

Un giorno solare è definito come il tempo necessario per far sì che, l’indomani, il sole si ritrovi nel medesimo orientamento rispetto a un punto definito. Senza tenere conto dell'obliquità della Terra, esso corrisponde al tempo necessario alla Terra per ruotare su sé stessa, più il tempo necessario per "compensare" il fatto che ha percorso una breve distanza lungo la sua orbita intorno al Sole. Quest'ultimo non è costante, poiché la Terra ruota più velocemente lungo la sua orbita a gennaio che a luglio. Inoltre, l'obliquità della Terra fa sì che il mezzogiorno solare vari tra gli equinozi e i solstizi. Questi effetti combinati fanno sì che, nel periodo attorno al solstizio d’inverno, il sole sia “in ritardo” rispetto a una giornata di 24 ore. Di conseguenza, il sole continua a sorgere più tardi anche dopo il solstizio d'inverno, nonostante le giornate abbiano cominciato ad allungarsi.

Referenze

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