Prima di rispondere alla domanda è necessario tener presente che, essendo l’orbita terrestre di forma ellittica, la velocità di rivoluzione del nostro pianeta non risulta costante.
Inoltre è opportuno precisare che, quanto di seguito esposto, è ovviamente riferito al solo emisfero boreale (per l’emisfero australe, infatti, il 21 marzo inizia l’autunno).
Non intendiamo addentrarci nella spiegazione delle Leggi di Keplero sui moti planetari (la seconda, in particolare, relativa proprio alla non costanza delle velocità orbitali) in quanto la domanda appare di tutt’altro intendimento, ma accenniamo solamente al cosiddetto principio di conservazione dell’energia di un corpo, cercando di mantenere la semplicità dell’esposizione.
Nello studio sul moto dei corpi si osserva che alcune grandezze, in determinate condizioni, restano invariate, cioè “si conservano”. Tra queste vi è anche l’energia totale del corpo, data dalla somma dell’energia potenziale (collegata alla massa) con quella cinetica (collegata alla velocità del corpo medesimo). Ne consegue che, allorquando
Di fatto
Ed anche dalla mancata costanza della velocità di rivoluzione terrestre deriva il fatto che le stagioni non abbiano la medesima durata. Ognuna, infatti, corrisponde ad ¼ dell’orbita che, per quanto sopra accennato, viene percorsa in tempi diversi a motivo della sua ellitticità. Di conseguenza l’inverno è più breve perchè
In termini approssimati abbiamo:
Primavera: 93 giorni a partire dall’equinozio attorno al 21-marzo
Estate: 93 giorni a partire dal solstizio attorno al 21-giugno
Autunno: 90 giorni a partire dall’equinozio attorno al 23-settembre
Inverno: 89 giorni a partire dal solstizio attorno al 21-dicembre
La velocità della Terra presenta un massimo di 30,3 km/s al perielio (attorno al 3-gennaio) ed un minimo di 29,3 km/s all’afelio (attorno al 4-luglio). Essendo tale valore continuamente variabile possiamo assumere, con una certa approssimazione, che la velocità della Terra nelle varie stagioni sia:
in Primavera 29,8 km/s (media tra velocità al perielio ed all’afelio)
in Estate 29,3 km/s (velocità di afelio)
in Autunno 29,8 km/s (media tra velocità all’afelio ed al perielio)
in Inverno 30,3 km/s (velocità al perielio)
Ricordando che un giorno è composto da 86.400 secondi (24 ore x 60 minuti in un’ora x 60 secondi in un minuto) abbiamo i seguenti percorsi medi stagionali del nostro pianeta:
Primavera: giorni 93 x secondi/giorno 86.400 x km/s 29,8 = km 239.448.960
Estate: 93 x 86.400 x 29,3 = km 235.431.360
Autunno: 90 x 86.400 x 29,8 = km 231.724.800
Inverno: 89 x 86.400 x 30,3 = km 232.994.880
La combinazione di periodi più o meno lunghi con velocità (medie-approssimate) differenti fa sì che, in termini spaziali, il tragitto più lungo venga percorso in primavera, seguito da quelli dell’estate, inverno ed autunno.