Forse non tutti sanno che, nel nostro emisfero, l’inverno si verifica quando siamo più vicini al Sole: infatti, l’alternanza delle stagioni non è causata dalla distanza dalla nostra stella (l’orbita della Terra, come quella di tutti i pianeti, è un’ellisse e non una circonferenza), ma dall’inclinazione dell’asse terrestre rispetto al piano dell’orbita di rivoluzione attorno al Sole e questo fa sì che i raggi, nel nostro emisfero, siano più inclinati, e quindi “meno caldi” (perché devono riscaldare una superficie maggiore) proprio quando siamo più vicini al Sole.
Chi ha spiegato i meccanismi della gravitazione dei pianeti attorno ad una stella e dei satelliti intorno ad un pianeta è stato l’astronomo Keplero che tra il 1608 e il 1619 ha enunciato le 3 leggi che portano il suo nome.
La prima recita che “I pianeti ruotano attorno al Sole su un’orbita a forma di ellisse di cui il Sole occupa uno dei due fuochi”. L’ellisse è una forma geometrica che, semplicisticamente, si può assimilare ad un cerchio schiacciato: unendo tutti i punti dell’ellisse con due punti fissi detti fuochi si ottengono due segmenti la cui somma restituisce sempre lo stesso valore per tutti i punti dell’ellisse stessa. Un’altra caratteristica dell’ellisse è l’eccentricità, ovvero il rapporto tra la metà della distanza tra i due fuochi e la metà dell’asse maggiore dell’ellisse: ovviamente, se la distanza tra i due fuochi è pari a 0 (ovvero i due fuochi coincidono) siamo in presenza di una circonferenza e non di una ellisse, e quindi l’eccentricità sarà pari a 0. L’orbita della Terra ha una eccentricità molto bassa (pari a 0,017) quindi è molto vicina a quella di un cerchio: la differenza tra le distanze dal Sole in afelio e in perielio è pertanto bassa (rispettivamente circa 152 milioni e 147 milioni di chilometri). Questo non potrebbe quindi giustificare le grandi differenze che si riscontrano tra le varie stagioni dell’anno che infatti, come già detto, sono legate alla inclinazione dell’asse terrestre rispetto al piano dell’orbita.
La seconda legge spiega invece perché, nel nostro emisfero, il semestre freddo dura meno del semestre caldo (dal 1° settembre al 28/29 febbraio abbiamo infatti 181/182 giorni, mentre dal 1° marzo al 31 agosto abbiamo 184 giorni). La legge infatti recita che “Il segmento che unisce il pianeta al Sole traccia aree uguali in tempi uguali”. Traducendo, se il segmento che unisce la Terra al Sole è più corto (semestre freddo, quando la Terra è più vicina al Sole) per tracciare la stessa area nello stesso tempo la Terra dovrà avere una velocità maggiore. Si può ulteriormente semplificare immaginando che, avvicinandosi al Sole, la Terra dovrà aumentare la propria velocità in modo da rimanere sull’orbita ed evitare di collassare verso la stella.
La terza legge, apparentemente più complicata, spiega le diverse durate degli “anni” sui pianeti man mano che ci si allontana dal Sole. Recita infatti che “Il quadrato del periodo di rivoluzione (ovvero l’anno) è proporzionale al cubo della distanza media dal Sole”. In altri termini, se la distanza dal Sole aumenta, il periodo di rivoluzione (l’anno) dovrà anch’esso aumentare perché le due grandezze sono direttamente proporzionali (se cresce una, cresce anche l’altra). Infatti, nel capitolo 1 abbiamo visto che la durata minore dell’anno si ha su Mercurio (pianeta più vicino al Sole) e quello maggiore su Nettuno (il pianeta più lontano dal Sole).
