Qual è la velocità di rotazione della Terra?

Inviare un oggetto nello spazio per fargli raggiungere un obiettivo – sia esso la Luna, Marte, un asteroide o qualunque altra destinazione – è un’operazione decisamente molto, molto complessa, e che, tra i tanti parametri da considerare (a partire dalla posizione nel tempo e la sua destinazione), richiede informazioni che potrebbero sorprendervi: la velocità di rotazione della Terra. Velocità che, a questo punto, puoi ben immaginare, non è costante.

Ci sono, è vero, elementi regolari che influenzano la velocità di rotazione del pianeta. Ad esempio, le forze gravitazionali esterne al nostro pianeta, indotte principalmente dal Sole e dalla Luna, agiscono in modo prevedibile: l’enorme gravità del Sole mantiene saldamente ancorata la Terra nella sua orbita, mentre l’azione della Luna, su miliardi di anni, doveva rallentare la rotazione, aumentando la durata del giorno della Terra. Immediatamente dopo la formazione della Terra, la giornata è durata dalle sei alle otto ore: un anno ha avuto più di 1000 albe e tramonti, non 365 come oggi. Se fosse tutto ciò, sarebbe relativamente facile trasformare tutto in un software in grado di mantenere un’antenna sempre correttamente puntata su un corpo lontano nello spazio. Ma non è tutto.

Ci sono forze intorno, sopra e all’interno del pianeta che agiscono su di esso con effetti rapidi e talvolta inaspettati. Terremoti, venti atmosferici, correnti oceaniche e ora anche le attività umane spesso agiscono in modi imprevedibili, ridistribuendo masse attorno al pianeta, cambiando la velocità di rotazione della Terra e l’orientamento del suo asse di rotazione.

Il conservazione del momento angolare è una legge della fisica di non facile comprensione, ma, anche senza doverla spiegare, si ricorda che spiega (ad esempio) perché un pattinatore che gira le braccia tese può accelerare improvvisamente la rotazione tirando le braccia verso corpo. Qualcosa del genere può accadere anche alla Terra, se succede qualcosa per ridistribuire le masse (terra, oceano, aria) sulla superficie del pianeta: per esempio un terremoto, che in un istante vede in movimento ampie parti della crosta terrestre. Questo di solito porta ad un’accelerazione della rotazione del nostro pianeta, accorciando (in modo piccolo ma non insignificante) la giornata. Nel 2011, il terremoto di magnitudo 9,0 che ha colpito il Giappone è durato sei minuti durante i quali è stata abbreviata la ridistribuzione dei terreni 1,8 microsecondi (milionesimi di secondo) la lunghezza del giorno e ha spostato la posizione dell’asse del figura di terra – questa linea immaginaria attorno alla quale è bilanciata la massa del pianeta rotante e che differisce poco dallaasse di rotazione.

I terremoti non sono gli unici eventi in grado di alterare la velocità di rotazione terrestre: i venti atmosferici, le correnti oceaniche, lo scioglimento dei ghiacciai e le calotte polari hanno ripercussioni ancora maggiori. Per fare un esempio, quando il ghiaccio continentale si scioglie, il livello del mare si alza e la massa della Terra deve trovare un nuovo punto di equilibrio rispetto all’asse della figura. Accorcia anche la durata della giornata e fortunatamente a questo punto abbiamo ancora a che fare con sottili variazioni, senza conseguenze per la vita di tutti i giorni.

Il problema diventa significativo quando si tratta di tracciare una sonda nello spazio o di sincronizzarsi con i satelliti in orbita, poiché anche i più piccoli cambiamenti nella velocità di rotazione della Terra possono fare la differenza nel poter comunicare con questi oggetti o meno. Il successo delle missioni spaziali dipende quindi anche dalla nostra capacità di prevedere l’influenza di una serie di fenomeni ai quali, a livello globale, abbiamo dato il nome di Impostazioni dell’orientamento terrestre (EOP).

Spiega Werner Enderle, direttore diUfficio di assistenza alla navigazione dell’ESA, che “il nostro stazioni di terra sono in comunicazione con veicoli spaziali a milioni di chilometri da noi: le antenne devono essere puntate con estrema precisione se lo si desidera Meraviglia a questi piccolissimi oggetti ”. In effetti, la differenza anche di una frazione del grado di puntamento rispetto alla Terra può corrispondere a un errore di migliaia di chilometri nello spazio. Insomma, se non ci sono valori precisi per l’orientamento della Terra, potrebbe essere impossibile trovare la sonda nello spazio.

Attualmente, questi parametri sono forniti da Osservatorio navale degli Stati Uniti (USNO), con precisione variabile in base ai contributi delle istituzioni di tutto il mondo, inclusa l’ESA. Tuttavia, l’ESA sta lavorando allo sviluppo di uno strumento per determinare una serie di valori EOP, al fine di garantire l’accesso indipendente dell’Europa allo spazio, ponendo fine alla dipendenza da un fornitore esterno. Questi valori guida, sui quali sta lavorando un gruppo di ricercatori dell’Ufficio di supporto alla navigazione, saranno resi disponibili gratuitamente a partire dall’autunno di quest’anno.

Lo strumento stima e prevede l’orientamento e la rotazione della Terra fino a 90 giorni in anticipo. Per Erik Shoenemann, project manager per ilCentro europeo delle operazioni spaziali (ESOC), “il nostro algoritmo utilizza le condizioni atmosferiche e meteorologiche, l’attività sismica, la velocità con cui il livello del mare si alza e il ghiaccio terrestre si sta sciogliendo, e una miriade di altre variabili, che interagiscono in modi complessi. E difficili da prevedere; È facile dare questi valori per scontati, ma tutta l’attività dei voli spaziali si basa su di essi e per raggiungerli è necessario un enorme lavoro. Siamo molto felici di avere la nostra fonte di questi dati ora, garantendo la capacità di condurre missioni complesse in diverse orbite e di ricevere gli incredibili dati che le missioni stesse inviano sulla Terra.

I test effettuati finora mostrano che il nuovo strumento dell’ESA supera di gran lunga quelli attualmente in uso, segnando un importante passo avanti nel garantire l’accesso indipendente dell’Europa allo spazio.