Il cielo: astronomia

Tempo siderale: perché le stelle sorgono prima ogni notte

Un giorno siderale dura circa 23 ore 56 minuti 4 secondi: il tempo che la Terra impiega per compiere una rotazione completa rispetto alle stelle lontane. Un giorno solare dura in media 24 ore perché la Terra si muove anche lungo la sua orbita. Questa differenza di quasi quattro minuti fa sì che le stelle sorgano circa quattro minuti prima ogni notte.

Osserva la stessa stella per diverse sere serene e noterai una cosa curiosa: raggiunge un dato punto del cielo un po' prima ogni notte. Il tuo orologio non sbaglia e non è un'illusione. È una conseguenza diretta di come la Terra ruota su sé stessa e viaggia intorno al Sole, e gli astronomi la tengono sotto controllo con il tempo siderale (il tempo misurato con le stelle anziché con il Sole).

Giorno solare e giorno siderale

La vita di tutti i giorni segue il Sole. Un giorno solare è l'intervallo tra due momenti successivi in cui il Sole è più alto nel cielo, da un mezzogiorno al successivo. In media dura 24 ore, e i nostri orologi e i fusi orari si basano su di esso.

Un giorno siderale usa un riferimento diverso: le stelle lontane, che a questo scopo possiamo considerare fisse. È il tempo che la Terra impiega a ruotare esattamente una volta rispetto a esse, circa 23 ore, 56 minuti e 4 secondi.

Perché questa differenza? Perché la Terra non si limita a ruotare: si muove anche lungo la sua orbita intorno al Sole. Quando il pianeta ha completato un giro intero rispetto alle stelle, ha già percorso una piccola parte del suo cammino annuale. Il Sole quindi non è ancora tornato nello stesso punto del cielo, e la Terra deve girare ancora un po' prima del mezzogiorno successivo.

La differenza di circa quattro minuti

La Terra impiega circa 365,25 giorni a compiere il giro intorno al Sole. Un giro completo è di 360 gradi, quindi ogni giorno il nostro punto di vista si sposta di circa un grado. La Terra ruota di circa 15 gradi all'ora, perciò un grado richiede circa quattro minuti. Ecco la differenza: 24 ore meno circa 3 minuti e 56 secondi danno il giorno siderale.

Le conseguenze sono facili da verificare:

• ogni stella sorge, attraversa il meridiano (la linea immaginaria nord-sud che passa per il punto sopra la tua testa) e tramonta circa quattro minuti prima secondo l'orologio;
• in una settimana si accumulano circa mezz'ora, in un mese circa due ore;
• in un anno si arriva a 24 ore piene. Per questo in un anno la Terra compie una rotazione in più rispetto alle stelle che i giorni solari: circa 366,25 contro 365,25.

In breve, le stelle non hanno fretta. Sono i nostri orologi a seguire il Sole, non le stelle.

Come cambia il cielo con le stagioni

Questo spostamento che si accumula spiega perché in stagioni diverse si vedono costellazioni diverse. Se guardi il cielo alle 22 in notti successive, la配置 scorre lentamente verso ovest, di circa un grado a notte. Una costellazione alta sopra la tua testa a inizio mese un mese dopo sarà più bassa e vicina al tramonto, mentre a est ne compaiono di nuove.

Il motivo è che nel corso dell'anno il lato notturno della Terra è rivolto verso direzioni diverse dello spazio. Le stelle dietro al Sole si perdono nella luce del giorno; tre mesi dopo il lato notturno guarda un'altra parte del cielo. In un anno si rivelano a turno regioni diverse, mentre le stelle vicine ai poli celesti possono restare visibili tutta la notte. Per un osservatore alle medie latitudini boreali, le stelle intorno alla Stella Polare non tramontano mai.

Il percorso del Sole tra le stelle segue l'eclittica, e le costellazioni zodiacali si trovano lungo di essa, quindi ognuna scompare per un periodo di ogni anno nel bagliore del Sole. Costellazioni come Orione sono punti di riferimento stagionali naturali: uno spettacolo invernale nell'emisfero boreale e quasi assenti dal cielo serale d'estate. Per qualche consiglio pratico, vedi come osservare il cielo.

Il tempo siderale nei calcoli sul cielo

Gli astronomi usano il tempo siderale anche come modo di indicare l'ora. Il tempo siderale locale è definito per un luogo preciso e indica quali punti del cielo stanno attraversando in quel momento il meridiano locale. Per definizione è uguale all'ascensione retta (l'equivalente celeste della longitudine, misurata lungo l'equatore celeste) degli oggetti che si trovano sul meridiano.

È molto comodo. Se conosci il tempo siderale locale, sai quali oggetti sono più alti e meglio posizionati per l'osservazione. I telescopi vengono spesso puntati in base a esso, e gli osservatori pianificano le notti in modo che i bersagli siano vicini al meridiano, dove la loro luce attraversa meno atmosfera.

Il conteggio parte dal punto vernale, dove il Sole attraversa l'equatore celeste all'equinozio. Poiché questo punto si sposta lentamente con l'oscillazione dell'asse terrestre nella precessione, i calcoli precisi includono piccole correzioni. In astronomia rigorosa, quindi, il tempo siderale si calcola con formule e dati accettati, e la precisione dipende dai modelli usati; vedi effemeridi e precisione.

Il concetto è importante anche per le mappe del cielo legate a un momento e a un luogo. Per sapere quali parti del cielo stanno sorgendo a una certa ora serve il tempo siderale locale, ed è per questo che l'ora di nascita esatta conta quando si disegna un tema: la parte astronomica del calcolo la usa per trovare quali gradi dell'eclittica stanno sorgendo e quali stanno culminando (attraversando il meridiano) in quell'istante.

In breve

Il giorno solare segue il Sole e dura in media 24 ore. Il giorno siderale segue le stelle e dura circa 23 ore 56 minuti. La differenza di quasi quattro minuti, accumulata nell'arco di un anno, trasforma il cielo notturno in un calendario che gira lentamente: ogni sera le stelle sorgono un po' prima e nel corso dell'anno vediamo parti diverse del cielo.

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