Questione di inclinazione...

Ma come è possibile?” Lucia e Patrizia quasi non salutarono neppure i loro genitori – i miei vicini di casa – quando, qualche giorno fa, sono tornate dalle vacanze: vennero subito da me per chiedermi di un fatto curioso che avevano notato. Lucia, che ama il mare, era appena tornata dalla Galizia, in Spagna, mentre Patrizia, a cui piacciono invece gli affascinanti paesaggi nordici, era stata ad ammirare i fiordi nel nord della Norvegia. Naturalmente, essendo le due sorelle molto legate, quotidianamente si mandavano messaggini e foto, sia tra di loro che con i loro amici in vacanza in giro per l'Europa. Un giorno, poco dopo ferragosto, verso le 19.30 le due sorelle raccontarono l'un l'altra di stare ammirando un bellissimo tramonto sul mare. Entrambe pensarono che fosse uno scherzo dell'altra sorella: non era possibile che, a migliaia di chilometri di distanza (e a diversi fusi orari), entrambe stessero osservando il tramonto del Sole! Per convincere l'altra sorella, ognuna inviò subito una foto e – sorpresa – avevano ragione entrambe! Chiamarono, allora, i loro amici in Italia, Francia, Germania e altre parti d'Europa e... nei loro luoghi di vacanza era già notte! “Allora” - mi chiesero al rientro - “come è possibile? Può mai essere uno scherzo della Natura?”

Contrariamente a quanto può apparire, non c'è niente di strano in quanto osservato dalle due sorelle e dai loro amici. Nel suo moto apparente in cielo, il Sole illumina continuamente diverse regioni della Terra, man mano che questa ruota intorno al proprio asse, e la linea di demarcazione tra le zone dove è “giorno” (presenza della luce solare) e quelle dove è “notte” (assenza di luce solare) – il circolo di illuminazione, o zona crepuscolare– cambia continuamente. Ora, poiché è esperienza comune che il Sole sorge ad est e tramonta ad ovest, senza pensarci troppo si deduce che il circolo di illuminazione deve sempre trovarsi nel posto più ad ovest possibile (rispetto al punto di osservazione), e deve coincidere con il meridiano passante per quel punto. Così, ad esempio, non sembra affatto strano che in Spagna ed in Inghilterra (vedi figura qui sotto) si possa osservare contemporaneamente il tramonto del Sole, ma certamente non in Spagna e Norvegia! 

In realtà, la situazione “prevedibile” mostrata in figura si realizza durante l'anno solo nei due giorni di equinozio, a marzo e settembre, mentre negli altri giorni la situazione può anche essere molto diversa. Infatti, è solo agli equinozi che la Terra appare “diritta” rispetto ai raggi del Sole, ossia che l'asse di rotazione terrestre si trova perpendicolare rispetto alla direzione dei raggi solari. In tutti gli altri giorni dell'anno, l'angolazione a Terra della luce del Sole varia costantemente, a causa del fatto che l'asse di rotazione terrestre è inclinato (di circa 23 gradi) rispetto al piano in cui orbita intorno al Sole. Il circolo di illuminazione cambia, quindi, di conseguenza e luoghi diversi per cui passa lo stesso meridiano osserveranno in tempi diversi il tramonto del Sole. In particolare, come si vede nella figura qui sotto, tra gli equinozi di marzo e settembre, nel nostro emisfero nord, il Sole tramonta sempre dopo nel punto B che non nel punto A.

Quanto osservato dalle due sorelle, allora, non è niente altro che una conseguenza di tale fatto, portato all'estremo... Infatti, proprio il 18 agosto avviene che il tramonto si osserva contemporaneamente nei due punti più distanti possibili (sul circolo di illuminazione) dell'Europa continentale, esattamente a Capo Tourinan in Galizia e a Aglapsvik nel nord della Norvegia (e anche, per una coincidenza, anche nel punto più estremo dell'Africa continentale, a Capo Bianco nel Sahara occidentale del Marocco), come si vede nella figura qui sotto. E, naturalmente, in tutto il resto d'Europa è già notte.

A dirla tutta, poi, sarebbe sembrato ancora più strano alle due sorelle se fossero andate in vacanza in autunno, magari in Spagna e in Islanda o Groenlandia. Infatti, dopo l'equinozio d'autunno, il circolo di illuminazione si “incurva”, come mostrato nella figura qui sotto (che si riferisce al 19 ottobre), e tramonti simultanei si possono osservare in posti ancora più inaspettati...

Gli “scherzi” che provoca l'inclinazione dell'asse terrestre, con il cambiamento del circolo di illuminazione, tuttavia, non si limitano ai diversi tramonti osservati, ma comportano anche dei fenomeni fisici interessanti. Ad esempio, la luce del Sole possiede sufficiente energia da ionizzaregli atomi presenti nella parte alta dell'atmosfera terrestre (sopra i 90-100 km) chiamata ionosfera, ossia riesce a “strappare” gli elettroni esterni degli atomi, rendendo così questi ultimi degli ioni carichi positivamente. Durante l'assenza dei raggi luminosi, tale fenomeno non avviene, e, anzi, durante la notte avviene la ricombinazione degli elettroni liberi sugli ioni a formare nuovamente atomi neutri. La conseguenza di tali fenomeni è che, durante il giorno, la ionosfera è più densa e più spessa che non durante la notte, e il circolo di illuminazione marca proprio il passaggio tra tali diverse altezze (e proprietà fisiche). Le trasmissioni radio, che inviano un segnale elettromagnetico (onde radio) da un certo posto della Terra, possono raggiungere un differente posto della superficie terrestre proprio grazie alla presenza della ionosfera, che riesce a riflettere totalmente le onde radio (che altrimenti se ne andrebbero a spasso per lo spazio, invece che raggiungere il vostro apparato ricevente!). La posizione del circolo di illuminazione, quindi, svolge un ruolo importante nelle trasmissioni radio, che possono quindi venire disturbate dalle variazioni (se non previste) della ionosfera.

Inaspettatamente, ci sono poi delle implicazioni anche su questioni molto più delicate come la previsione dei terremoti. Infatti, da mezzo secolo gli scienziati si sono accorti di alcuni cambiamenti nelle proprietà della ionosfera alcuni giorni prima di un terremoto, sebbene non ci sia ancora alcuna spiegazione conclusiva del fenomeno (propagazione di onde di pressione atmosferica verso l'alto dovute ad uno spostamento repentino della superficie terrestre? presenza di cariche positive sulla superficie terrestre che interagiscono elettromagneticamente con la ionosfera? rilascio anomalo di radon dalla superficie terrestre?). Tali perturbazioni della ionosfere potrebbero essere sfruttate, evidentemente, come segnali di un terremoto imminente. Ad esempio, per il terremoto di Kobe del 1995, in Giappone, per la prima volta si osservò che, nei giorni prima del terremoto, l'ora a cui veniva registrato il tramonto così come dedotto dallo spessore della ionosfera era spostata verso la notte rispetto al tramonto osservato visibilmente. Più recentemente, lo stesso è stato verificato tre giorni prima del terremoto del gennaio 2011 in Pakistan, così come in moltissimi altri terremoti registrati fin dal 1960. Sembrerebbe quindi confermata la perturbazione della ionosfera indotta da terremoti incipienti, e ci si può aspettare che gli studi ancora in atto forniranno nei prossimi anni dei risultati incoraggianti sulla possibile previsione dei terremoti.

Il “terremoto” che provocarono Lucia e Patrizia l'altro giorno a casa mia, però, non fu affatto prevedibile. Ma, almeno, capirono certamente che il tramonto del Sole non è solo romantico... ma può essere anche molto utile!

S. Esposito, fisico