Giorno solare, giorno siderale
Figura 8: Giorno solare e giorno siderale
Tutti i corpi celesti (stelle, Sole, Luna e i pianeti) raggiungono il loro punto più alto ( culminano ) quando attraversano il meridiano. Per giorno si intende comunemente l'intervallo di tempo che la Terra impiega per compiere una rotazione completa intorno al proprio asse. Si deve distinguere però fra giorno siderale e giorno solare vero (vedi figura 8). Il primo è l'intervallo di tempo tra due culminazioni successive di una stella -S- sul meridiano M' (parte in grigio nella figura); esso corrisponde a una rotazione di 360° e vale costantemente 23h 56m 4s. Il secondo è l'intervallo di tempo fra due culminazioni successive del Sole sul meridiano M (in azzurro in figura). A causa del moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole, che avviene nello stesso senso (antiorario, guardando dal Polo Nord Celeste) del moto di rotazione, in un giorno solare vero la Terra deve ruotare attorno al proprio asse di 360° più un angolo a corrispondente alla variazione di ascensione retta del Sole in un giorno. Poiché l'orbita della Terra attorno al Sole è ellittica, l'angolo a è maggiore quando la Terra si trova al perielio (punto dell'orbita terrestre di minima distanza dal Sole), cioè quando la Terra raggiunge il massimo di velocità percorrendo in uno stesso tempo (un giorno) un arco maggiore. Di conseguenza la durata del giorno solare vero non è costante, ma varia tra 23h 59m 38s e 24h 00m 30s; pertanto come unità di misura del tempo si assume la durata media del giorno solare vero nel corso dell'anno ( giorno solare medio ), che vale 24 ore esatte. Il valore medio di a è uguale a 360° diviso il numero dei giorni in un anno, cioè 0,985626°. Per ruotare di tale angolo la Terra impiega 3m 56s, pari alla differenza fra giorno solare medio e giorno siderale. I ritardi e gli anticipi del giorno solare vero sul giorno solare medio si accumulano, per cui la differenza fra il tempo vero e quello indicato dagli orologi (tempo medio), varia tra -16m 25s il 3 novembre e +14m 16s il 12 febbraio.
La lieve differenza di circa 4 minuti tra il giorno solare medio e giorno siderale può apparire esigua; ma dopo un mese la differenza sarà diventata circa 2 ore (30g. x 4 min. = 120 min.). Ciò implica che dopo un mese, a partire da oggi, le stesse stelle sorgeranno due ore prima; ogni mese che trascorre esse anticipano di due ore le loro posizioni. Due ore al mese diventano 24 ore in un anno, quindi, l'intero ciclo si ripete esattamente ogni anno allo stesso modo. E' importante quindi ricordare che la velocità di rotazione della sfera celeste è di 15° ogni ora, e che le stelle, anticipando le loro posizioni di 4 minuti, sorgeranno e tramonteranno con lo stesso anticipo rispetto al giorno precedente.
