{"id":2858,"date":"2007-03-09T00:00:00","date_gmt":"2007-03-08T23:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"2858","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/2858\/","title":{"rendered":"Sono interessato a conoscere le variazioni nella durata della rotazione terrestre nel corso delle ere geologiche. Esistono metodi di determinazione di tale durata (il giorno) astronomici o geologici?\r\nDove posso trovare informazioni dettagliate?\r\nGrazie."},"content":{"rendered":"
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Nel passato la rotazione terrestre era considerata uno dei fenomeni pi\u00f9 regolari della natura tanto da basare su di esso la scala temporale. <\/div>\n
Solo nel 1971 ci si \u00e8 svincolati definitivamente dalla rotazione terrestre passando ad una definizione atomica (anche se lo 0 dei tempi atomici \u00e8 stato fissato al 1958 ed i primi orologi atomici per uso metrologico erano stati realizzati fin dal 1945). Oggi il secondo \u00e8 il tempo impiegato da un atomo di cesio 133 a compiere 9192631770 transizioni. <\/p>\n<\/div>\n
Prima di dare le risposta, per quanto riguarda il lontano passato ed in particolare le varie epoche geologiche, \u00e8 necessario fare qualche premessa storica. <\/div>\n
Nel 1754 Immanuel Kant aveva ipotizzato che lo spostamento di imponenti masse di acqua negli oceani, due volte al giorno a causa delle maree, potesse dissipare per attrito energia rotazionale terrestre e causare l’allungamento della durata del giorno. Il fenomeno venne dimostrato un secolo dopo. Il ritmo del rallentamento fu ottenuto confrontando le date e l’orario di antichi eventi, storicamente documentati. Tra questi, eccellenti, si sono dimostrate le eclissi. <\/p>\n<\/div>\n
Una delle pi\u00f9 famose fu quella detta di Talete. Erodoto ci racconta che il 28 maggio del 585 a.C. la Luna ecliss\u00f2 il Sole. L’eclissi fece deporre le armi a Medi e Lidi in guerra tra loro, impauriti dell’evento. Un certo Talete, a Mileto, non rimase per niente intimorito: l’aveva prevista. Le fonti storiche narrano che l’eclissi fu visibile nel pomeriggio.<\/div>\n
Per ricostruire l’aspetto del cielo in un determinato giorno e luogo risulta conveniente partire da quello di una data di riferimento. Attualmente gli astronomi utilizzano come data il 1 gennaio 2000. Tra le due date c’\u00e8 una differenza di 943644 rotazioni terrestri e si potrebbe supporre un ugual numero di giorni. <\/div>\n
Impostando i calcoli, assumendo costante la rotazione terrestre, si scopre che l’eclissi non si verific\u00f2. O meglio, si conclude che al tramonto del Sole l’eclisse non aveva avuto ancora inizio. L’eclissi difatti sembrerebbe aver avuto luogo qualche ora pi\u00f9 tardi, risultando cos\u00ec visibile ad un osservatore in Portogallo, non in Asia Minore!. <\/div>\n
Il risultato paradossale sta nel fatto che 943644 rotazioni terrestri, andando verso il passato, si compiono con un anticipo di circa 5 ore e mezzo attuali. Non essendoci ragione alcuna di dubitare dell’attendibilit\u00e0 dell’evento (visto che \u00e8 riportato da varie fonti indipendenti) si corregge il moto orbitale della Terra fino a rendere visibile l’eclissi di Talete nella regione lidica. <\/p>\n<\/div>\n
Usando anche altre osservazioni astronomiche, su un lasso temporale di oltre 2500 anni, si trova che il giorno si allunga al ritmo di 2.3 millesimi di secondo al secolo e la Terra decelera al ritmo di R0<\/sub>=-6.2 \u00b7 10-22<\/sup> rad\u00b7s-2<\/sup> (pari a -2.3 \u00b7 10-10<\/sup> gradi\/giorno2<\/sup>). <\/div>\n
Nonostante l’esiguit\u00e0 della correzione, il fenomeno governa ritardi che si accumulano e producono differenze, tra le posizioni calcolate (senza correzioni!) e le posizioni osservate, apprezzabili gi\u00e0 dopo pochi anni. <\/div>\n

Partiamo da una situazione iniziale T0<\/sub> di velocit\u00e0 angolare pari a 360o<\/sup> al giorno, ovvero 7.3 \u00b7 10-5<\/sup> rad\u00b7s-1<\/sup>. <\/p>\n

In un intervallo di t-T0<\/sub> giorni, misurati da un orologio che batte un secondo come 86400-esima frazione di giorno iniziale (del 1 gennaio 2000), avremo una velocit\u00e0 angolare <\/div>\n

<\/p>\n

ω=<\/font>ω<\/font>0<\/sub>+R0<\/sub> \u00b7 (t-T0<\/sub>) <\/div>\n

e la Terra avr\u00e0 rotato di un angolo φ pari a <\/p>\n

φ=<\/font>ω0<\/sub> . (t-T0<\/sub>) + 1\/2 R0<\/sub> . (t-T0<\/sub>)2<\/sup> <\/font><\/div>\n


Senza correzioni la rotazione terrestre sarebbe stata pari a <\/p>\n

<\/font><\/p>\n

φ=<\/font>ω0<\/sub> \u00b7 (t-T0<\/sub>) <\/font><\/div>\n


<\/font><\/p>\n

Dopo 36525 giorni (un secolo) il giorno si \u00e8 allungato di 2 millesimi di secondo, come abbiamo anticipato e la differenza tra la posizione di un qualunque corpo celeste, osservata e calcolata sulla base dell’orologio sincronizzato con il giorno di partenza, \u00e8 gi\u00e0 di 36 secondi di tempo, pari a 550″ d’arco. <\/p>\n<\/div>\n

Apportando queste correzioni, dopo 2600 anni la differenza \u00e8 di 6.7 ore (1.8 radianti, circa 100o<\/sup>).<\/p>\n

Nel 1875 Simon Newcomb ipotizz\u00f2 che la decelerazione non fosse costante e nel 1936 furono dimostrate variazioni stagionali ed irregolarit\u00e0 non ancora del tutto comprese, e per questo attualmente non prevedibili. Difatti anche lo scarto rispetto all’ora effettiva in cui si verific\u00f2 l’eclissi \u00e8 di circa 5 ore (la differenza rispetto alle quasi 7 ore previste non ha trovato una convincente spiegazione astronomica, la palla \u00e8 passata ai geologi che per\u00f2 non si sono ancora pronunciati). <\/p>\n<\/div>\n
E’ inequivocabile comunque che l’energia rotazionale della Terra diminuisce. E non solo perch\u00e9 viene dissipata nell’attrito delle masse oceaniche in sfregamento sulle placche continentali, ma anche perch\u00e9 parte viene trasferita alla Luna sotto forma di moto di rivoluzione ed energia potenziale. Il nostro satellite acquista energia che difatti nel suo moto spiraleggia verso l’esterno. Ricordiamo che l’energia potenziale gravitazionale \u00e8 inversamente proporzionale alla distanza. Un suo incremento si manifesta in una distanza maggiore. Le misure del Laser Ranging, che sfrutta lo specchio sistemato dagli astronauti sul suolo lunare, mostrano un tasso di allontanamento attuale pari a 3.82 cm all’anno. Non possiamo estrapolare questo dato, n\u00e9 l’attuale allungamento del giorno, troppo a lungo verso il passato (o il futuro). Sarebbe del tutto ingiustificato, dal momento che la distribuzione delle Terre emerse e quindi la profondit\u00e0 dei bacini oceanici \u00e8 pi\u00f9 volte cambiata a causa della deriva dei continenti e con essa \u00e8 variato pure l’attrito mareale. Estrapolando si otterrebbero risultati senza senso. Ad esempio un miliardo di anni fa la Luna risulterebbe troppo vicina alla Terra per essere compatibile con l’et\u00e0 risultante dalle rocce lunari (riportate dalle missioni Apollo) e con la stabilit\u00e0 dell’ambiente terrestre che, attraverso i fossili, mostra proprio in quel periodo una vera e propria esplosione della vita pluricellulare. <\/div>\n

La deriva dei continenti ed i fossili ci richiamano alla mente eventi di un passato pi\u00f9 lontano dell’eclissi di Talete ed anche l’altra parte della domanda. <\/p>\n

Per studiare la variazione della rotazione terrestre nel passato lontano si possono studiare i ritmi di crescita biologici e di sedimentazione registrati nei fossili o nella rocce e legati all’alternarsi del giorno, della lunazione, dell’anno e delle maree. I primi studi negli anni ’60 erano basati sui ritmi di crescita dei molluschi bivalvi e dei coralli, influenzati dalla marea. Recentemente sono stati condotti studi su un arco temporale di circa 1 miliardo di anni, basati sull’analisi di rocce, denominate ritmiti mareali<\/span>, la cui et\u00e0 assoluta viene determinata con metodi radiometrici. Esse sono generate dall’accumularsi di sedimenti a diversa granulazione depositati da correnti di marea in estuari e delta fluviali. L’alternarsi degli strati a grana diversa sono legati all’altezza ed alla velocit\u00e0 dell’onda di marea che li ha generati. Dal momento che non pare essere cambiato sensibilmente, almeno nell’ultimo miliardo di anni, la durata dell’anno, si possono ricavare la frequenza delle alte e basse maree, la durata della lunazione, il numero di giorni dell’anno e la distanza Terra-Luna, con un grado di precisione tollerabile. <\/div>\n

Nella tabella riportiamo, in funzione del tempo, i giorni dell’anno, le ore di durata del giorno e la distanza Terra-Luna in varie epoche geologiche.

<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Tempo (milioni di anni fa) Era geologica
<\/font><\/td>\n		giorni dell’anno<\/font><\/td>\n\n
durata del giorno<\/font><\/div>\n

(ore)
<\/font><\/td>\n

distanza Terra-Luna
<\/font><\/p>\n
(km)<\/font><\/div>\n<\/td>\n<\/tr>\n
0 (oggi) – olocene
<\/td>\n		365
<\/td>\n		24,0
<\/td>\n		384400
<\/td>\n<\/tr>\n
65 – cretaceo<\/td>\n371 <\/td>\n23.6<\/td>\n383000 <\/td>\n<\/tr>\n
135 – giurassico<\/td>\n377 <\/td>\n23.2 <\/td>\n381000 <\/td>\n<\/tr>\n
180 – triassico <\/td>\n381<\/td>\n23.0 <\/td>\n380000 <\/td>\n<\/tr>\n
230 – permiano<\/td>\n385<\/td>\n22.7<\/td>\n379000<\/td>\n<\/tr>\n
280 – carbonifero<\/td>\n390<\/td>\n22.4<\/td>\n378000
<\/td>\n<\/tr>\n
350 – devoninao<\/td>\n396<\/td>\n22.1<\/td>\n377000<\/td>\n<\/tr>\n
400 – siluriano<\/td>\n402<\/td>\n21.7<\/td>\n375000<\/td>\n<\/tr>\n
500 – cambriano<\/td>\n412<\/td>\n21.3<\/td>\n374000<\/td>\n<\/tr>\n
600 – precambriano (sedimentazione siniana)<\/td>\n424<\/td>\n20.7<\/td>\n371000<\/td>\n<\/tr>\n
700 – precambriano (sedimentazione siniana)<\/td>\n435<\/td>\n20.1<\/td>\n369000<\/td>\n<\/tr>\n
850 – precambriano (sedimentazione siniana)<\/td>\n450<\/td>\n19.5<\/td>\n366000<\/td>\n<\/tr>\n
900 – precambriano (sedimentazione siniana)<\/td>\n456
<\/td>\n		19.2
<\/td>\n		365000
<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/p>\n

Oltre non si pu\u00f2 andare. Le irregolarit\u00e0 non ancora pienamente comprese che abbiamo citato sopra rendono eccessivamente incerta la determinazione. Tuttavia alcuni calcoli suggeriscono che all’origine della Terra (4.5 miliardi di anni fa), la durata del giorno terrestre poteva essere di solo 3 ore e mezzo. <\/font><\/div>\n<\/div>\n


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