Fusi orari e moti secondari

Dal mezzogiorno solare ai fusi orari

La Terra compie una rotazione completa (360°) in 24 ore. Ogni ora, quindi, ruota di $360° : 24 = 15°$. Di conseguenza il Sole raggiunge il punto più alto del cielo (mezzogiorno solare) in momenti diversi nei luoghi a longitudine diversa: più a est il Sole sorge e culmina prima.

Per non avere un'ora diversa in ogni città, si è convenuto di dividere la Terra in 24 fusi orari, ognuno largo $15°$ di longitudine. Il fuso centrale è quello del meridiano di Greenwich ($0°$), che fornisce l'ora universale (UTC).

Spostandoti verso est l'ora aumenta di 1 h ogni $15°$; verso ovest diminuisce. L'Italia segue il fuso dell'Europa centrale (UTC+1 in inverno, UTC+2 con l'ora legale).

Calcolare l'ora locale

Il procedimento è sempre lo stesso:

1. trova la differenza oraria sottraendo i due valori UTC;

2. somma (verso est) o sottrai (verso ovest) la differenza all'ora di partenza;

3. se il risultato supera 24:00 o va sotto 00:00, cambia anche il giorno.

Se hai la longitudine e non il fuso, usa la proporzione: $15° = 1\ \text{h}$, cioè $1° = 4\ \text{min}$.

Linea del cambiamento di data e fusi «politici»

Se vai sempre verso est, l'ora avanza ogni volta di un'ora; dopo mezzo giro i conti non tornano più: serve una regola. La linea del cambiamento di data segue circa il meridiano $180°$ (con deviazioni per non spezzare gli Stati):

• attraversandola verso est si torna indietro di un giorno (si «riguadagna» un giorno);

• attraversandola verso ovest si avanza di un giorno.

Il motivo: i fusi a est di Greenwich sono «avanti» e quelli a ovest «indietro»; i fusi UTC+12 e UTC−12 differiscono di 24 h: segnano la stessa ora sull'orologio ma date diverse, che differiscono di un giorno. Ai due lati della linea la data cambia.

Nella realtà i confini dei fusi seguono spesso quelli politici. La Cina, larga circa $60°$ (cioè $60 : 15 = 4$ fusi teorici), usa un solo fuso, UTC+8: nell'ovest del Paese il Sole sorge molto tardi rispetto all'orologio, perché l'ora ufficiale non coincide con l'ora solare locale.

I moti secondari della Terra

Oltre a rotazione (24 h) e rivoluzione (1 anno), la Terra ha altri moti, più lenti e di minore ampiezza, detti moti secondari. I principali:

• Precessione degli equinozi: l'asse terrestre descrive un cono, come l'asse di una trottola che oscilla, in circa $25.800$ anni. Causa: l'attrazione di Sole e Luna sul rigonfiamento equatoriale (la Terra è schiacciata ai poli, non è una sfera perfetta). Effetti: la stella polare cambia nei millenni (oggi è la Polare, tra circa 12.000 anni sarà Vega) e gli equinozi si spostano lentamente rispetto alle costellazioni: il punto dell'equinozio di primavera retrocede lungo le costellazioni zodiacali di circa 50″ all'anno, cioè di circa 1° ogni 72 anni, quindi l'equinozio cade oggi in una costellazione diversa da quella di duemila anni fa.

• Nutazione: piccola oscillazione dell'asse sovrapposta alla precessione, con periodo di circa 18,6 anni, dovuta alla variazione del piano dell'orbita lunare rispetto all'equatore (la regressione dei nodi lunari ha un periodo di 18,6 anni).

• Moto del perielio (precessione apsidale): l'orbita ellittica ruota lentamente nel suo piano per l'attrazione degli altri pianeti, quindi il perielio cade in stagioni diverse nel corso di migliaia di anni.

• Variazioni di inclinazione e di eccentricità (cicli di Milanković): per l'influenza gravitazionale degli altri pianeti, l'inclinazione dell'asse oscilla tra circa 22° e 24,5° in circa 41.000 anni e l'eccentricità dell'orbita varia in decine di migliaia di anni.

Poiché la precessione fa ruotare l'asse lungo un cono, l'angolo tra asse e perpendicolare all'orbita resta di $23{,}5°$: cambia solo la direzione verso cui l'asse punta.

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In sintesi

• La Terra ruota di $15°$ in 1 h: i fusi orari sono 24, larghi $15°$; il fuso di riferimento è quello del meridiano di Greenwich (UTC).

• Verso est l'ora aumenta, verso ovest diminuisce; $1° = 4$ min.

• Differenza oraria = differenza tra i valori UTC; se si supera la mezzanotte cambia la data.

• Attraversando la linea del cambiamento di data ($\approx 180°$) verso est si retrocede di un giorno, verso ovest si avanza.

• Tra i moti secondari: precessione ($\approx 25.800$ anni, causata dal rigonfiamento equatoriale) e nutazione ($\approx 18{,}6$ anni).