di Valerio Versari valerio.versari@virgilio.it
Il ciclo delle stagioni è determinato dall’inclinazione di 23,5° dell’asse terrestre rispetto alla perpendicolare al piano dell’orbita. Nel giro di rivoluzione l’asse terrestre mantiene fissa la sua direzione nello spazio alternando i due emisferi terrestri Nord e Sud all’opposto tra l’inverno e l’estate.
Nel modello la Terra e il Sole sono rappresentati rispettivamente da un mappamondo del diametro di 30 cm e un faretto o proiettore di luce bianca.
Possiamo considerare il piede come la proiezione dell’asse terrestre sul piano dell’orbita intorno al Sole. La punta del piede indica la direzione dove è protesa la parte Nord dell’asse terrestre. Nella figura, S è la direzione del Sole e P è la direzione del piede. Nel modello teniamo fissa la direzione mappamondo-faretto, cioè S, di conseguenza sarà il piede P a dover ruotare. Utilizziamo la figura di un orologio intorno alla Terra con le ore 12 poste sempre in direzione del Sole per vedere come ruota il piede relativamente alla direzione del Sole. Vediamo che dall’equinozio di primavera il piede in sequenza segna le ore 9, 12, 3, 6, e quindi ruota in senso orario.
Descrivo brevemente il mio modello. Il piede dell’asse è fissato su un disco di legno compensato (diametro 24 cm, spessore 10 mm). Ho suddiviso il disco secondo i segni zodiacali che sono 12 parti uguali dell’anno (non esattamente in giorni, ma in settori di 30° dell’eclittica ciascuno) che coincidono con equinozi e solstizi, suddividendo così anche ogni stagione in 3 parti uguali. Una maggior suddivisione non risulterebbe apprezzabile.
Il disco può ruotare sulla base quadrata in legno compensato (lato 28 cm, spessore 18 mm). Per ridurre l’attrito tra le due parti in legno ho interposto un disco sottile di lamiera di acciaio inox che è molto liscia. Il piolo con la scritta “SOLE” indica sia il periodo dell’anno riportato sul disco che la direzione dalla quale deve provenire la luce del faretto. Sul lato sinistro della base i due squadretti con la fenditura fungono da mirino per allineare con maggior precisione la base nella direzione del faretto, ovviamente prima di accenderlo.
Il centro del globo attraversato dall’asse cade in verticale in mezzo al piede, ma ciò che più conta al centro del disco, perché altrimenti la rotazione del disco darebbe luogo ad un inopportuno movimento orizzontale del globo rispetto alla base del modello e poi anche all’interno del cono di luce del faretto.
Il faretto deve stare all’altezza centrale del globo e ad una distanza da esso di 4 o 5 metri affinché i raggi luminosi del fascio di luce giungano abbastanza paralleli sul globo. Il faretto ideale dovrebbe fare un cono di luce uniforme con apertura molto stretta di 5 o 6°. Alla distanza di 4 o 5 metri il cono di luce avrebbe così un diametro di 40 cm o poco più, esattamente quello che serve a coprire con il giusto margine il globo che ha un diametro di 30 cm.
Nella foto il mio faretto o proiettore di luce bianca. La scatola dietro serve solo da supporto per l’interruttore e la spina da collegare alla presa elettrica.
L’anello di luce che supera il globo non deve essere riflesso sulla parte in ombra del globo medesimo, altrimenti la differenza tra la parte illuminata e quella in ombra perde definizione. Se non c’è molto spazio vuoto dietro al globo, meglio mettere uno schermo nero opaco che rifletta il meno possibile la luce. Ricordiamoci che la Terra ruota in senso opposto del cielo e quindi antiorario.
Si può anche rappresentare l’orizzonte locale ed applicarlo con una ventosa sul globo. Ho ritagliato un dischetto di cartoncino di 7 cm di diametro, e l’ho fissato stretto, ma non troppo, su una ventosa con una vite passante che sulla faccia superiore del dischetto funge da gnomone. Rispetto al piano tangente ad un punto del globo, che rappresenta l’orizzonte in quel determinato punto, il dischetto sta sollevato dell’altezza della ventosa, ma è pur tuttavia parallelo all’orizzonte. Una volta applicato sul globo il dischetto va ruotato per portare il Nord in direzione del Polo Nord e il Sud perpendicolare all’equatore.
Nella foto si vede il dischetto dell’orizzonte locale che ho posizionato direi sull’Italia centro-settentrionale (sul mappamondo non si può pretendere di centrare proprio Forlì e la Romagna con la ventosa della foto). Il piede l’avevo posizionato prima sull’equinozio di primavera. Il globo ruota in senso antiorario e l’ombra dello gnomone in senso orario come il Sole, ma contrapposta. L’ombra non è ancora giunta a Nord-Ovest e la sua lunghezza è quasi il doppio dell’altezza dello gnomone. Se ne deduce che il Sole non è ancora a Sud-Est, altezza intorno a 30°, e si sta alzando mentre l’ombra si accorcia andando verso Nord. Situazione che per i giorni intorno all’equinozio di primavera risulta corrispondere all’incirca alle 9,30 del mattino.
Se non è possibile fare buio nell’ambiente si può utilizzare il modello anche senza faretto. Al suo posto possiamo usare i nostri occhi. Ci sediamo dalla parte del Sole ad una distanza dal globo di circa un metro e regoliamo la nostra seduta per portare gli occhi all’altezza centrale del globo. Immaginiamo di emettere i raggi solari con i nostri occhi ed immaginiamo anche il loro effetto sui diversi luoghi della Terra, sia nell’arco diurno che nel ciclo delle stagioni. Il modello così è sicuramente meno scenografico, ma ci fa capire bene lo stesso il meccanismo delle stagioni.
Base stampabile del modello delle stagioni