Eclittica e stagioni
La tavola 7 mostra la Terra e la sua orbita descritta annualmente intorno al Sole all'interno della sfera celeste. Il grafico non rispetta le reali proporzioni perché, come già rilevato, il globo celeste è da intendersi enormemente più grande rispetto al sistema solare. Sulla sfera sono evidenziati l'asse e l'equatore celeste, il cerchio dell'ora zero e dell'ora dodici, dei quali abbiamo già discusso. Attorno alla sfera, inclinata rispetto all'equatore, corre una striscia su cui sono disegnate 12 costellazioni. Questa striscia è lo Zodiaco a metà della quale è riportata una linea tratteggiata, l' Eclittica che rappresenta il percorso apparente del Sole, lungo le stelle, nel corso dell'anno. Analizzando con attenzione il disegno, si notano dei punti caratteristici di tale 'percorso solare'. La Terra, nella sua annuale rivoluzione, è riportata in quattro posizioni: il 22 Dicembre, il 21 Marzo, il 21 Giugno e il 23 Settembre.
Cerchiamo adesso di comprendere cosa rappresentano queste mere entità geometriche per la vita dell'uomo.
Il modello evidenzia come un osservatore dalla Terra vede il Sole apparire su uno sfondo diverso, man mano che la Terra procede lungo la sua orbita, mentre il cielo con le stelle rimane immobile (su questa tavola si prescinde dal moto di rotazione diurna della Terra, quello che procura il moto quotidiano delle stelle analizzato in precedenza, per soffermarsi sul moto reale di rivoluzione della Terra). Pensiamo adesso di vedere il modello dall'esterno della sfera celeste, così com'è il grafico, per vedere il Sole e le stelle contemporaneamente; si noterà che il Sole ha per sfondo la costellazione del Sagittario in Dicembre; dei Pesci in Marzo; dei Gemelli in Giugno e della Vergine in Settembre. Ovviamente un osservatore sulla Terra non potrà vedere contemporaneamente il Sole e le costellazioni sullo sfondo in quanto la ‘nostra stella' impedirà, con la sua luce, di vedere oltre, ma si potrà affermare sempre, guardando di notte il cielo, che la costellazione sul nostro meridiano a mezzanotte è in opposizione al Sole in quell'istante.
Se riportassimo su una mappa stellare la posizione del Sole, giorno dopo giorno, noteremmo che esso avanza in direzione est di circa 1° al giorno (360° in 365 1/4 giorni) e dopo un anno si otterrebbe una grande circonferenza intorno alla sfera celeste, come in figura: l' eclittica , così chiamata perché le ecclissi di Sole e di Luna avvengono lungo questa linea.
Tra i movimenti che la Terra compie abbiamo detto che vi è quello di rivoluzione attorno al Sole e quello di rotazione intorno al proprio asse (responsabile dell'alternarsi del dì e della notte); ma l'asse terrestre non è perpendicolare al piano dell'orbita bensì inclinato, dalla verticale, di 23,5°. Se l'asse fosse verticale, dì e notte sarebbero uguali, ovunque, durante l'anno e non ci sarebbero le stagioni; dunque, l'inclinazione dell'asse terrestre è responsabile del cambio delle stagioni e della differente durata del giorno, nel corso dell'anno.
L'asse celeste, essendo il prolungamento di quello terrestre, è anch'esso inclinato di 23,5°; l'equatore celeste, perpendicolare all'asse celeste, è inclinato rispetto all'eclittica dello stesso angolo.
Le due immense circonferenze celesti, equatore ed eclittica, si intersecano in due punti opposti tra loro e una metà dell'eclittica (dal lato dei Gemelli) è a Nord dell'equatore, mentre l'altra metà (dal lato del Sagittario) è a Sud di esso. Quando il Sole si porta in uno dei due punti d'intersezione, esso è in quel momento, sull'equatore. Come già rilevato per le stelle poste sull'equatore celeste che stanno sopra e sotto l'orizzonte per 12 ore, lo stesso accade al Sole in quei due giorni in cui è sull'equatore: dì e notte hanno stessa durata e quindi sono chiamati Equinozi (dal latino " aequus ", uguale e " nox ", notte); primaverile quando il Sole è nei Pesci , autunnale quando il Sole è nella Vergine . Questi eventi accadono circa il 21 Marzo e il 23 Settembre e indicano l'inizio della primavera e dell'autunno.
Negli altri giorni dell'anno, comunque, notte e dì non sono uguali e precisamente quando il Sole appare in moto verso Est, dai Pesci verso Ariete, la sua distanza dall'equatore celeste (siamo in declinazione Nord) cresce fino al massimo nei Gemelli (21 Giugno) quando raggiunge la dec. +23,5° (declinazione Nord); il dì è più lungo della notte, la quale è la più corta dell'anno. Dopo questo giorno la declinazione inizia a decrescere; il Sole riattraversa l'equatore celeste nell'equinozio di autunno. La declinazione continua a diminuire fino al minimo di –23,5° (declinazione Sud) quando il Sole è nella costellazione del Sagittario (22 Dicembre) ; il dì è più corto della notte, la quale è la più lunga dell'anno. Questi altri due punti -o giorni- caratteristici sono chiamati Solstizi (dal latino " solstitium ", fermata del Sole, in quanto il Sole sembra fermarsi nel suo moto ascendente o discendente) e marcano, insieme agli equinozi, le nostre quattro stagioni (vedi tavola 8).
Quanto è lungo il dì più lungo e quanto è lunga la notte più lunga, dipende dalla latitudine del luogo. Sull'equatore terrestre, giorno e notte hanno uguale durata tutto l'anno, ma appena ci si sposta -a Nord come a Sud- le differenze stagionali si manifestano e appaiono più evidenti sui poli. Nel circolo polare, all'interno dei 23,5° dal Polo, si ha a mezzanotte il Sole a metà estate: il giorno più lungo è di 24 ore e anche la notte più lunga è di 24 ore. Sul Polo, notte e giorno durano sei mesi.
La durata maggiore del giorno rispetto alla notte e viceversa non spiega, da sola, perché l'estate è calda e l'inverno è freddo; un altro fattore, sempre dipendente dall'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano dell'orbita, spiega il fenomeno. Si tratta dell'angolo con cui i raggi solari incidono sulla superficie terrestre, nelle varie stagioni. In inverno questo angolo è più inclinato che in estate e pertanto, gli effetti dei raggi solari, dovendo penetrare l'atmosfera terrestre in modo più obliquo, subiscono uno smorzamento maggiore. Il calore che la Terra quotidianamente accumula rende, inoltre, Luglio e Agosto i mesi più caldi dell'estate e non Giugno (mese del solstizio) come, del resto, Settembre è più caldo di Marzo; di ciò non è direttamente responsabile il Sole visto che la Terra è al perielio circa il 3 Gennaio e all'afelio intorno al 4 Luglio.
