Astronomia anno Siderale Tropico e Anomalistico

Anno Siderale, Anno Tropico, Anno Anomalistico

E’ stato detto che la Terra rivolve attorno al Sole in un’orbita ellittica sul piano dell’Eclittica, con velocità maggiori in prossimità del Perielio e minori all’Afelio secondo le leggi di Keplero.
Ora se immaginiamo il periodo di tempo che la Terra impiega per fare un giro completo, o meglio una rivoluzione di 360° intorno al Sole, allora questo periodo viene chiamato  Anno Siderale .
Se invece si considera il tempo impiegato dalla Terra per attraversare due volte consecutive la Linea dei Nodi o degli Equinozi nello stesso punto , allora quest’altro periodo viene chiamato  Anno Tropico . Ora, poiché la linea degli equinozi si muove sull’Eclittica in senso opposto al moto di rivoluzione della Terra di una quantità che ammonta a 50”,27 all’anno, dovuta alla Precessione Generale, ne segue che la Terra per ritornare allo stesso equinozio dovrà percorrere un arco di cerchio corrispondente a 360° - 50”,27 = 359° 59’ 09”,73 ( Anno Tropico ), quindi in un tempo minore di quello relativo ad una rotazione completa in un  Anno Siderale .
Pertanto la Terra compie una rivoluzione completa di 360° in 1 Anno Siderale (vedi Fig. 27) pari a Giorni Solari Medi (Explanatory Supplement, 1961):

1 Anno Siderale = 365d,256 360 42+0d,000 000 11* T  = 365d 06h 09m  09s,5 + 0s,01* T

dove T è il numero di Secoli Giuliani trascorsi dalle ore 12 del Tempo delle Effemeridi del  31 Dicembre 1.899 (vedi più avanti).

Invece la Terra per ritornare consecutivamente 2 volte  al Punto Gamma impiega 1 Anno Tropico pari a Giorni Solari Medi (vedi  Figure  12 e 28):

1 Anno Tropico = 365d,242 198.78+0d,000 00614 T  = 365d  05h  48m  46s,0 + 0s,530 T

Da queste due relazioni si vede che l’Anno Siderale tende ad aumentare di 1 secondo ogni diecimila anni, mentre l’Anno Tropico tende a diminuire di 5,3 secondi ogni mille anni , quantità queste che fanno capire quanto sia stabile nel corso del tempo il periodo di rivoluzione della Terra.
Infatti, ammettendo corretto l’incremento secolare dell’Anno Siderale, nel periodo Devoniano (vedi Figura 5) cioè circa 400 milioni di anni fa, il periodo di rivoluzione della Terra doveva essere più corto di appena 10h 34m rispetto ai circa 365 giorni e un quarto attuali, mentre il periodo di rotazione giornaliero doveva essere di  poco superiore alle 22 ore, come è stato detto precedentemente .
Poiché la Linea degli Equinozi  oscilla, causa la Nutazione, rispetto ad una posizione media in 18,6 anni, la durata dell’Anno Tropico risulta dalla media di un grandissimo numero di anni.
Dalle considerazioni precedenti seguirebbe che il ritorno della Terra all’Equinozio di Primavera (o il che è analogo del Sole, prescindendo dalla Nutazione dovrebbe avvenire sempre dopo un  Anno Tropico  esatto. In realtà non è così, per la semplice ragione che anche il piano orbitale della Terra ruota nello stesso senso della rivoluzione di questa intorno al Sole; in maniera tale che l’asse maggiore dell’orbita terrestre, detta  Linea degli Apsidi , si sposta rispetto alle stelle fisse di 11”,633.9  all’anno (riferito al 1.900), per cui il tempo impiegato per ritornare due volte consecutive al  Perielio  (giacente sulla Linea degli Apsidi), risulta più lungo di quello Siderale  (vedi Figura  29). Quindi 1 Anno Anomalistico risulta pari a Giorni Solari Medi.

1 Anno Anomalistico = 365d,259 641 34+0d,000 003 04* T = 365d 06h 13m 53s,0 + 0s,26* T

Pertanto se consideriamo lo spostamento del Perielio rispetto ad un punto fisso in cielo questo effettuerà un giro esatto di 360° in un periodo precessionale di  :

 Precessione linea degli Apsidi (punto fisso)   =   360 * 3600/11”,633 9 » 111.400 anni

Viceversa se riferiamo lo spostamento del Perigeo rispetto al Punto Gamma equinoziale il tempo intercorso dal Perielio (o Linea degli Apsidi) per ritornare consecutivamente due volte su detto punto è più corto del periodo precessionale precedente, in quanto il Punto Gamma si sposta in senso opposto al moto della Linea degli Apsidi della quantità già nota di 50”,256.4 all’anno, per cui i due spostamenti si sommano portando ad un valore :

S = 50”,256 4 + 11”,633 9 = 61”,890 3/ anno

da cui si deduce il Periodo Precessionale della Linea degli Apsidi rispetto al Punto Gamma:

Precessione linea degli Apsidi (Punto ^)   =    360 * 3600/61”,890 3 » 20.940 anni

Ovviamente questi due periodi precessionali non hanno niente a che vedere con la Precessione Generale degli equinozi la quale si manifesta con uno spostamento effettivo dell’asse terrestre sulla volta celeste, mentre gli ultimi due tipi di precessione rappresentano solo lo spostamento di un punto (Perielio) sull’orbita rispetto ad una galassia lontana (Punto Fisso) o al Punto Gamma,  mobile rispetto alla scenario di oggetti lontani.
Avendo stabilito che il piano orbitale, e quindi la Linea degli Apsidi ruota rispetto alle stelle fisse., ne segue che la posizione del Perielio tenderà con spostamenti secolari, ora ad avvicinarsi, ora ad allontanarsi dalla Linea degli Equinozi. Poiché la velocità della Terra è massima al Perielio e minima all’Afelio, si verificherà che essa impiega meno di un Anno Tropico per ritornare all’Equinozio di Primavera quando il Perielio si avvicina a tale punto, mentre impiega più di un Anno Tropico quando questo si allontana (vedi Fig. 30).

Anche la durata delle stagioni nel corso del tempo è variabile, causa la rotazione della Linea degli Apsidi che porta la Terra a percorrere cerchi di ellisse di 90° (corrispondenti ad una stagione) in tempi più o meno lunghi a seconda della posizione di questa rispetto al settore stagionale che consideriamo come è possibile vedere dalla Tabella 2 dove sono riportate le durate  medie  delle stagioni di questi ultimi anni (Cecchini G., 1969).

Come è possibile constatare sia dalla Figura 30 che dalla Tabella 2 la stagione più lunga è l’estate  e la sua durata  tende ad aumentare di 58 minuti ogni secolo  mentre diminuisce della stessa quantità in inverno. La primavera invece tende ad accorciarsi di 1 ora e 40 minuti per secolo, mentre l’autunno si allunga dello stesso valore.