Moti millenari
Oltre ai moti di rotazione e rivoluzione della Terra, il
nostro pianeta sperimenta anche dei moti che si svolgono su tempi molto
lunghi: tali moti sono detti moti millenari.
Essi sono tutti dovuti, essenzialmente, alla forza di gravità esercitata
sul nostro pianeta da parte del Sole, della Luna e degli altri pianeti
del Sistema Solare, e si distinguono in movimenti dell'asse di rotazione
e variazioni dell’orbita.
Movimenti dell'asse di rotazione
Tra questi, il più famoso è la precessione dell’asse
terrestre. Quest'ultimo non conserva infatti un orientamento fisso
nello spazio (attualmente è inclinato di 23° 26' rispetto alla
perpendicolare al piano dell’orbita), ma ruota lentamente intorno alla
stessa perpendicolare, descrivendo un cono ed eseguendo una rotazione
completa in circa 25786 anni (anno platonico).
La precessione è dovuta in larga parte all'azione gravitazione del Sole e
della Luna (spostamento annuo di 50.37") ed in misura molto minore
all'azione gravitazionale dei pianeti (spostamento annuo contrario di
0.11"). Se la Terra fosse una sfera perfetta, il suo asse di rotazione non subirebbe effetti perturbativi dovuti alle forze gravitazionali dei corpi vicini; ma la Terra ha la forma di un ellissoide appiattito e le forze gravitazionali del Sole e della Luna agiscono sulla “sporgenza equatoriale” cercando di riportarla sul piano dell’eclittica.
La precessione dell'asse terrestre genera quindi un anticipo, lento ma
continuo, delle date degli equinozi, chiamato precessione degli equinozi e pari a circa 25 minuti ogni anno (in circa 70 anni ogni equinozio anticipa di 1 giorno). Tener conto di questa differenza è importante nella compilazione di calendari e nelle regole per stabilire gli anni bisestili.
A causa di questo fenomeno, il polo della sfera celeste si muove lungo un cerchio. Attualmente si trova a meno di 1° (circa 40') dalla Stella Polare (α UMi), nel 3000 a.C. era invece prossimo a Thuban (α Dra), in futuro la stella più brillante che assumerà il ruolo di polare, tra circa 12000 anni, sarà Vega (α Lyr).
A causa della precessione le posizioni del Punto γ (che viene usato come origine del sistema con cui vengono misurate le coordinate equatoriali) e del Punto della Bilancia (o punto Ω) si spostano lungo l’eclittica di circa 50”.3/anno
Gli astronomi devono quindi conoscere l'epoca a cui le coordinate di un oggetto vengono riferite. Durante la maggior parte del XX secolo è stata usata l'epoca 1950.0, mentre oggi si usa l'epoca 2000.0 (a volte abbreviata in J2000), che indica le coordinate dell’oggetto al 1° gennaio dell’anno 2000.
Nei cataloghi si trovano le coordinate delle stelle e l‘epoca a cui sono riferite; per puntare correttamente i telescopi occorre applicare a detti valori un fattore correttivo (usando semplici formule) per tener conto della differenza tra l'epoca a cui è riferito il catalogo e la data in cui si effettuano le osservazioni.
Variazioni dell'orbita
La seconda categoria di moti millenari della Terra è quella legata alle variazioni della sua orbita. Nel suo moto intorno al Sole (come ben sappiamo dalla Prima Legge di Keplero) la Terra descrive un'orbita ellittica di eccentricità e = 0.017, che tuttavia cambia nel tempo. La variazione di eccentricità fa infatti sì che questa vari tra i valori 0.005 ed 0.058.
Anche l'inclinazione del piano orbitale, misurata rispetto ad un piano di riferimento fisso nel Sistema Solare, varia leggermente con un periodo di circa 100000 anni.
Infine, il
perielio dell'orbita (ovvero il punto di minima distanza dal Sole, vedi sezione “Moto di rivoluzione terrestre”) ruota
anch'esso lentamente intorno al Sole, con un periodo di circa 112000
anni. Quest'ultima precessione, che corrisponde ad una rotazione di
tutta l’ellisse orbitale, è chiamata precessione anomalistica o
precessione del perielio. Legata anch'essa all'attrazione gravitazionale
del Sole, è stata definitivamente spiegata solo grazie alla Teoria
della Relatività Generale di Einstein.
In virtù della precessione del perielio, che avviene in senso contrario a
quella dell'asse terrestre, la precessione degli equinozi si completa
ogni circa 21000 anni, quindi in un tempo più breve del periodo di
precessione dell'asse terrestre.