Perché l’autunno inizia il 23 settembre anziché il 21?

Il lettore probabilmente si chiede perché mai si rompa la regolarità che vede l’inizio di ogni stagione di solito al giorno 21 o al massimo al 22. Ciò è dovuto semplicemente al fatto che le stagioni hanno durata diversa, in particolare l’Estate è quella più duratura, di qui il “ritardo” con cui inizia l’autunno. Per capirlo occorre considerare l’orbita terrestre, riportata nella figura qui sotto; l’eccentricità è esagerata per meglio apprezzarne l’orientazione. L’asse maggiore dell’orbita è chiamato anche linea degli apsidi ed individua due punti notevoli:   il perielio, ovvero il punto in cui la Terra è più vicina al Sole, e l’afelio, il punto in cui la Terra è più distante da esso.

Alla Terra è sovrapposta una croce che funge da sistema di riferimento, il quale rimane fisso nel corso dell’orbita e serve per misurare il cammino del Sole rispetto ad una direzione presa come riferimento (indicata con la freccia verde). La distanza da questa direzione si chiama longitudine del Sole e si misura in gradi in senso antiorario (visto dall’emisfero boreale). Le stagioni iniziano quando il Sole si trova in una delle quattro direzioni del sistema di riferimento, cioè la Primavera inizia quando il Sole ha una longitudine di 0° (intorno al 21 marzo), l’Estate quando il sole ha una longitudine di 90° (intorno al 21 giugno), l’Autunno quando il Sole raggiunge la longitudine di 180° (intorno al 23 settembre) e l’Inverno quando la longitudine tocca i 270° (intorno al 22 dicembre).

Se vogliamo vedere il sistema di riferimento centrato sul Sole, esso divide l’orbita terrestre in quattro sezioni corrispondenti al cammino della Terra nelle diverse stagioni. Balza subito all’occhio la diversa lunghezza di tali cammini: infatti essa è una delle due cause della diversa durata delle stagioni; l’altra è dovuta alla seconda legge di Keplero. Essa ci dice che la velocità con cui la Terra orbita intorno al sole è variabile, e precisamente è più alta al perielio (che corrisponde al 3 gennaio) e più bassa all’afelio (che corrisponde al 4 luglio. Ad esempio si vede bene che il tratto di orbita che corrisponde all’inverno è il più corto e per giunta la velocità orbitale della Terra è maggiore, per cui questa è la stagione più corta; per contro l’arco di orbita corrispondente all’estate è il più lungo e per giunta la Terra vi si sofferma maggiormente perché la velocità orbitale è bassa. Ecco ora una tabella riassuntiva in cui sono indicate le stagioni e le rispettive durate.

Rimane ora una curiosità: come viene scelta la direzione di riferimento? non sarebbe meglio farla coincidere con il perielio o l’afelio, di modo che le stagioni siano in relazione
con la massima o minima distanza della Terra dal Sole? perché ha questa
inclinazione bizzarra – 78 gradi – rispetto alla linea degli apsidi?

In realtà la direzione di riferimento ha una precisa origine astronomica, e dunque non è arbitraria. Essa corrisponde a uno dei due punti in cui si intersecano l’eclittica
e l’equatore celeste. Questi punti sono detti equinozi perché quando il Sole vi transita il dì dura tanto quanto la notte, e dunque è naturale considerarli eventi periodizzanti. Si sceglie come
riferimento l’equinozio di Primavera perché è il più “positivo”, dal momento che segna il ritorno della bella stagione. La sua importanza è sottolineata da innumerevoli tradizioni pagane  e dalla tradizione cristiana della Pasqua, che viene fatta cadere la prima domenica dopo la Luna piena seguente l’equinozio di Primavera. La direzione dei due punti equinoziali deriva in ultima analisi dalla direzione in cui punta l’asse di rotazione terrestre, parametro indipendente dagli altri parametri dell’orbita terrestre.