Bentornato autunno!

La Terra continua il suo balletto cosmico intorno al Sole iniziato quasi 4,5 miliardi di anni fa, portandoci a spasso per l’universo. Nel farlo attraversa quattro momenti particolarmente importanti: due equinozi e due solstizi. Il 23 settembre, alle ore 3:03 di mattina, tocca all’equinozio di autunno! (che poi è quello di primavera, se abitate nell’emisfero sud del nostro pianeta). In quel momento i raggi del Sole saranno esattamente perpendicolari all’equatore, e nei sei mesi successivi il nostro diventerà l’emisfero meno illuminato. La data oscilla tra il 22 e il 23 settembre a causa della corrispondenza non perfetta tra il tempo che la Terra impiega a fare un giro intorno al Sole e la durata del nostro calendario, che avevamo raccontato nell’articolo dedicato all’equinozio di primavera.

La Terra alle ore 6:00 del 23 settembre: i due emisferi sono entrambi perfettamente illuminati a metà.

La parola “equinozio”, come molti termini astronomici, ha radici latine: aequi-noctis, che significa “notte eguale”. In pratica oggi la notte sarà lunga tanto quanto il giorno, e da domani diventerà predominante. Questo fino al prossimo equinozio, quello di primavera, quando le ore di luce ricominceranno a dominare sulle ore di buio.

L’effetto è generato dall’inclinazione dell’asse terrestre: la Terra non ruota perfettamente perpendicolare alla propria orbita, ma è un po’ sbilenca. Questa inclinazione, pari a 23,5°, è fissa nel tempo (in realtà varia molto lentamente, ma è impossibile accorgersene nell’arco di una sola vita umana), ed è ciò che conferisce alla Stella Polare la sua utilità! Questa stella infatti si trova nella stessa direzione verso cui punta l’asse di rotazione terrestre, ed è quindi praticamente immobile, sia nel corso della notte che dell’anno.

Le quattro posizioni “speciali” della Terra intorno al Sole.

L’inclinazione dell’asse terrestre è fissa, ma la Terra no! E questo significa che ci sarà un momento dell’anno in cui il Polo Nord “punta” verso il Sole, l’estate appunto (inverno per i nostri cugini australi), mentre sei mesi più tardi sarà il Polo Sud a “puntare” verso il Sole, invertendo le stagioni dei due emisferi.

Gli equinozi sono i punti intermedi: in queste date l’asse non fa preferenze, e quindi tutte le latitudini del nostro pianeta sono illuminate esattamente a metà, garantendo quindi 12 ore di luce e 12 ore di buio. Se non fosse che non è esattamente così! Sono state fatte due importanti semplificazioni.

Prima semplificazione: il Sole non è puntiforme! Il giorno dell’equinozio passano esattamente 12 ore tra l’alba e il tramonto, ma ciò è riferito al centro del disco solare. C’è quindi ancora una bella fetta di Sole sopra l’orizzonte anche dopo che il centro è tramontato. Il disco solare impiega almeno altri due minuti a tramontare completamente (e viceversa all’alba).

Il centro del Sole è tramontato, ma metà del disco solare rimane visibile.

Seconda semplificazione: la Terra ha un’atmosfera! E questo significa rifrazione. Cioè, il percorso dei raggi solari viene deviato leggermente. L’effetto è maggiore quando il Sole è vicino all’orizzonte e la sua luce deve attraversare molta più atmosfera, un po’ come una cannuccia in un bicchiere, che sembra spezzata. Similmente la rifrazione atmosferica vi fa vedere il Sole più in alto di quanto non sia, e posticipa il tramonto di ulteriori 5 minuti circa.

La rifrazione atmosferica cambia la posizione in cielo del Sole.

Morale: la giornata in cui c’è luce solare diretta esattamente per 12 ore non è l’equinozio d’autunno (o di primavera), ma qualche giorno dopo (o prima). Quest’anno il 23 settembre a Torino ci saranno 8 minuti di luce in più rispetto a una divisione perfetta (alba alle 7:17 e tramonto alle 19:25). Le 12 ore esatte di luce solare saranno tre giorni più tardi, il 26 (alba alle 7:20 e tramonto alle 19:19). Questo giorno è informalmente noto come “equilux”, quando la luce eguaglia esattamente il buio.

E ovviamente è ancora più complicato di così! Questo perché l’aria, oltre a rifrangere il percorso dei raggi solari, li diffonde pure. Questo meccanismo illumina il cielo anche quando il Sole è sotto l’orizzonte: è il cosiddetto crepuscolo, e gli astronomi lo dividono in tre fasi.

La prima è il crepuscolo civile, durante il quale il cielo è molto chiaro e non servono luci artificiali per svolgere attività all’esterno. A Torino termina 30 minuti dopo il tramonto, durante i quali il Sole è a meno di 6° sotto l’orizzonte

A seguire c’è il crepuscolo nautico. Lampioni e insegne si accendono, la luce ambientale non basta più, e compaiono le prime stelle. Il suo nome arriva direttamente dalla navigazione marina: la fine del crepuscolo nautico è quando diventa impossibile distinguere l’orizzonte marino dal cielo. In questa fase il Sole è tra 6° e 12° sotto l’orizzonte, e dura altri circa 30 minuti (che d’estate diventano 50 perché il Sole si allontana più lentamente dall’orizzonte).

Infine c’è il crepuscolo astronomico. L’orizzonte marino è diventato invisibile e sono comparse tutte le stelle. Ai nostri occhi appare come notte fonda, ma c’è ancora un residuo di luce che rende impossibili le osservazioni astronomiche più delicate. Durante questa fase il Sole è tra i 12° e i 18° sotto l’orizzonte, e dura un’altra mezz’ora circa (che d’estate sale a circa un’ora). Quando il Sole scende a più di 18° sotto l’orizzonte inizia la vera e propria notte astronomica. Il tutto avviene nuovamente, al contrario, nelle ore che precedono l’alba.

Tutto questo significa che il giorno dell’equinozio non solo ci sono 12 ore e 8 minuti di luce solare diretta (e non 12 ore tonde), ma anche un’ora di luce solare indiretta sufficiente a compiere attività in esterno, a cui si aggiungono almeno un’ora di crepuscolo nautico e un’ora di crepuscolo astronomico. La notte vera e propria, con totale assenza di luce solare, è di “appena” 8 ore e 34 minuti.

L’effetto crepuscolare è così importante che a Torino non si raggiungono mai le 12 ore di notte astronomica: il giorno del solstizio d’inverno, il 21 dicembre, dura “solo” 11 ore e 40, e il tempo tra alba e tramonto è di 8 ore e 45 minuti. Il resto sono crepuscoli dominati da luce indiretta. D’estate al contrario, quando la durata delle ore di luce è massima (15 ore e 38 minuti), la notte astronomica dura appena 3 ore e 14 minuti.