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Il giroscopio, la precessione e la nutazione
Precessione
1. Introduzione
In meccanica, moto conico di un corpo rigido
che ruota intorno al proprio asse di simmetria
mentre questo ruota a sua volta intorno a un
asse fisso inclinato di un angolo α rispetto
all’asse di simmetria del corpo. Il punto di
intersezione tra i due assi prende il nome di
polo della precessione e l’asse fisso quello di
asse della precessione. Si parla di moto
conico perché l’asse di simmetria del corpo,
nel suo moto di rotazione intorno all’asse
fisso, descrive una superficie conica di vertice
coincidente con il polo di precessione.
2. Precessione degli equinozi
Oltre ai moti di rotazione intorno al proprio asse e di rivoluzione intorno al Sole, la Terra
compie una serie di moti secondari, tra cui anche un moto di precessione, scoperto già nel 135
a.C. da Ipparco di Nicea: l’asse di rotazione terrestre, inclinato di 23° 27’ rispetto alla verticale
al piano dell’orbita (piano dell’eclittica), non rimane costantemente parallelo a se stesso, ma
descrive una lentissima precessione intorno alla verticale, in un periodo di circa 26.000 anni. Il
polo di precessione, in questo caso, è il centro della Terra. La causa di questo moto secondario
è l’attrazione gravitazionale esercitata in combinazione dal Sole e dalla Luna sul rigonfiamento
dell’equatore terrestre. Si parla di precessione degli equinozi perché in conseguenza di questo
moto, la linea immaginaria che congiunge gli equinozi non rimane ferma, ma ruota a sua volta
intorno al centro della Terra: gli equinozi si spostano quindi lungo l’orbita di circa 50” d’arco
ogni anno.
Un’altra conseguenza del moto di precessione degli equinozi è il fatto che il Polo Nord celeste
non rimane fisso, ma descrive sulla volta celeste una circonferenza centrata nell’asse di
precessione terrestre, con lo stesso periodo di circa 26.000 anni. La stella dell’Orsa Minore che
noi oggi chiamiamo stella polare, quindi, è tale solo perché nell’epoca in cui viviamo l’asse
terrestre punta nella sua direzione; nel V millennio a.C., ad esempio, la polare (la stella più
vicina alla direzione dell’asse terrestre) era una stella della costellazione del Drago, mentre
nell’VIII millennio d.C. sarà un’altra stella della costellazione di Cefeo.
3. Nutazione
Come risulta da un’analisi più rigorosa, nel moto di precessione l’angolo α non rimane
costante, ma oscilla periodicamente tra due valori fissi, producendo un moto secondario che
prende il nome di nutazione. Anche nel caso della Terra, quindi, al moto di precessione
dell’asse è sovrapposto un moto di nutazione, del periodo di circa 18,8 anni.