Cos'è l'Anno Bisestile

 

Cos'è l'anno bisestile e perché viene adottato nel calendario?

Ciao a tutti io sono Luca e su canale parliamo di astronomia. In questo video tratteremo dal punto di vista astronomico la questione dell’anno bisestile. 

Vi dico fin da subito che questo video non sarà facilissimissimo perché vorrei mostrarvi la complessità che sta dietro a questioni apparentemente banali come la definizione di anno e il suo legame con o il moto della terra… e spero di farlo senza annoiarvi troppo. Ma bando alle ciance e cominciamo. 

Per capire cos’è e soprattutto a cosa serve l'anno bisestile dobbiamo prima di tutto capire cos'è l'anno e ciò occuperà buona parte di questo video.

Spesso si sente dire che l’anno è il tempo che la Terra impiega a compiere una rivoluzione, cioè un giro, attorno al Sole.

Non è sbagliata questa definizione, e nell’uso quotidiano va più che bene, ma in ambito scientifico è piuttosto generica e non permette di definire accuratamente l’anno. 

Vediamo perché.

Se ci pensate un attimo il problema di questa definizione risiede nel cosa intendiamo per “una rivoluzione”, “un giro attorno al Sole”.

Certo sarebbe molto semplice definire l'anno se la terra si muovesse su un binario fisso con una bandierina indicante un giro completo. Ma così non è e in realtà non si può nemmeno realizzare… 

Mi spiego meglio.

Se immaginate di osservare la Terra da fuori, potreste pensare di vedere il nostro pianeta ruotare attorno alla sua stella nell’arco di un anno, come viene mostrato spesso nei video di divulgazione, come questo. 

Potremmo addirittura pensare, con la nostra fervente fantasia, di posizionare una bandierina sull’orbita del nostro pianeta in modo tale che indichi il punto esatto da dove cronometrare il tempo impiegato dalla Terra a compiere una rivoluzione.

Potremmo… Ma lo spazio è subdolo e la nostra fisica innata (che ci ha aiutato a sopravvivere sulla Terra) fuori da essa crolla miseramente.

Il problema principale non risiede nella realizzazione di una missione spaziale che osservi il moto della Terra per un anno intero, che sarebbe complicata ma non impossibile. Lo scoglio più grosso sta nel fatto che non possiamo posizionare una bandierina sull’orbita della Terra pretendendo che rimanga ferma in quella precisa posizione. Non è una questione tecnologica. È una questione di fisica. Se non vogliamo che la nostra bandierina cambi la sua orbita, essa si dovrà muovere lungo l’orbita della Terra alla stessa velocità con cui si muove la Terra.

 

Pertanto non svolgerebbe la sua funzione di segnaposto.

Tanto vale rimanere sulla Terra e cercare di capire, osservando il cielo, quando è trascorso un anno.

A questo punto entriamo nel vivo della questione partendo dalle basi.

L’anno è un’unità di misura non standard del Tempo… in qualche modo legata alla rivoluzione che compie la Terra attorno al Sole.

L’unità di misura standard del Tempo è il Secondo ma usare i secondi talvolta può risultare scomodo… per esempio se volete dare un appuntamento o dire la vostra età: il 29 febbraio 2020 io avei 1.415.145.000 e rotti secondi di età.

È quindi evidente che conviene usare i multipli del secondo come i minuti, le ore e i giorni. Beh allora a questo punto potremmo dire che un anno ha 365 giorni. Facile no? 

Non esattamente.

E allora quando dura di preciso un anno?

Prima di rispondere a questa domanda dobbiamo mettere in chiaro una questione.

La cosa importante da ricordare è che mentre l’anno è una misura del tempo legata alla rivoluzione della Terra attorno al Sole; il giorno è legato alla rotazione della Terra sul suo asse di rotazione e questi due tempi, tempo di rivoluzione e di rotazione, sono indipendenti l’uno dall’altro.

Il tempo di rivoluzione, come abbiamo visto prima con la bandierina, dipende dalla distanza della Terra dal Sole. 

Il tempo di rotazione è frutto degli eventi che hanno portato alla formazione ed evoluzione del pianeta... e nel caso della Terra anche dalla presenza della Luna.

La durata dell’Anno e del giorno NON dipendono dallo stesso fenomeno fisico e per questo possiamo dire che sono indipendenti.

Possiamo già intuire che in generale è altamente improbabile che un anno sia esattamente un multiplo intero o frazionario del giorno. 

In realtà, in alcuni casi (altri pianeti) può accadere che giorno e anno siano sincronizzati, ma sono casi particolari.

Detto questo ci possiamo aspettare tranquillamente che in un anno ci siano 365,16 o 364,87 giorni, per dare due numeri a caso.

Chiarita l'indipendenza tra giorno e anno… torniamo alla definizione del nostro caro e amato Anno che abbiamo detto essere il tempo che la Terra impiega a compiere una rivoluzione attorno al Sole. 

Ma come facciamo a misurare questa rivoluzione se non possiamo piantare bandierine sull’orbita della Terra, rimanendo sulla Terra? 

Un modo sarebbe quello di contare il tempo che intercorre tra due passaggi della Terra alla massima (oppure alla minima) distanza dal Sole, facendo delle misura coi radar  o misurando la dimensione apparente del Sole. 

Oppure potremmo misurare quando il Sole torna esattamente nella stessa posizione rispetto alle stelle.  

O magari potremmo misurare il tempo che intercorre tra due Equinozi di Primavera nel nostro Emisfero, o tra due Solstizi d’estate. 

Beh questo è già più facile da fare… perché quando il Sole è al Solstizio d’Estate, quel giorno a mezzogiorno raggiungerà la massima altezza sull’orizzonte di tutto l'anno. A questo punto basterà contare il tempo che trascorre da quando il Sole raggiunge il massimo successivo. 

Comunque sia, potremmo usare uno qualsiasi di questi modi per misurare la durata dell'anno.

Ma c’è un problema: Misurando l’anno in modi differenti otteniamo durate diverse e la stessa cosa vale anche per il giorno.

Il fatto che si ottengano risultati differenti è dovuto a tre motivi principali:

1 - l’orbita della Terra non è circolare ma ellittica, quindi la Terra si trova a distanze differenti in momenti diversi dell’anno, e pertanto andrà più veloce o più lenta a seconda della sua distanza dal Sole.. vedi il discorso della bandierina.

2 - Inoltre l’orbita della Terra non è un binario, non è qualcosa di fisso e immutabile. Cambia, lentamente, ma cambia… e questo mutamento è misurabile.

3 - In più se misuriamo l’anno in base alle stagioni dobbiamo tenere conto di una lenta e continua rotazione dell’asse di rotazione della Terra.  

Ruota anche l’asse di rotazione e tale rotazione dell’asse di rotazione avviene in senso opposto a quello di rivoluzione e si chiama Precessione degli Equinozi.

Ma che differenze ci sono tra gli anni misurati nei tre modi?

L’anno misurato in base alla massima distanza della Terra dal Sole si chiama Anno Anomalistico e dura 365g 6h 13m 53s

L’anno misurato in base alla posizione del Sole rispetto alle stelle si chiama Anno Siderale e dura 365g 6h 9m 10s circa

L’anno misurato in base alle stagioni si chiama Anno Tropico e dura mediamente 365g 5h 48m 45s

Ma allora perché l’anno del calendario dura 365 giorni che non c’è nemmeno un anno astronomico di tale durata?

L’anno del calendario è una convenzione usata per comodità e semplicità. Esistono diversi tipi di calendari: il nostro si basa sul Sole, altri calendari si fondano sul ciclo lunare, altri ancora sono LuniSolari. L'anno del nostro calendario si chiama anno civile, e se ci pensate bene in realtà non dura 365 giorni... ma a volte 365 altre 366.

La scelta di questa differente durata dell'anno civile è stata introdotta per mantenere costante nei secoli il giorno in cui iniziano le stagioni e in particolare l’equinozio di primavera nell’emisfero boreale. L'anno civile è sincronizzati con l'anno tropico. 

Detto in termini semplici: il calendario civile ha l’obiettivo di controbilanciare, nel corso dei secoli, le 5h 48m 45s di differenza tra l’Anno del calendario e l’anno Tropico che ne dura 365,24219 che poi quei 0.24219 giorni in più sono le 5h 48m 45s di cui abbiamo appena parlato.

E come viene fatto questo bilanciamento?

Possiamo dire che l’anno tropico dura circa 6 ore in più dei 365 giorni del calendario. 

Questo vuol dire che se non teniamo conto di questo effetto già dopo 4 anni l’equinozio di primavera cadrà 6x4 : 24 ore dopo quello da cui eravamo partiti, quindi dopo 4 anni la primavera (ma in realtà tutte le stagioni) inizierà un giorno dopo. 

Può sembrare poca cosa ma nell’arco dei secoli e millenni ciò significherebbe uno spostamento continuo delle stagioni lungo i vari mesi dell’anno. 

Per darvi un’idea di ciò, pensate che ogni 4 secoli le stagioni avanzerebbero circa di una... e quindi se non tenessimo conto di questa discrepanza, mentre adesso la primavera inizia a fine marzo, tra 400 anni inizierebbe i primi di luglio.

Per carità, è una scelta che si può fare quella di fregarsene del giorno in cui iniziano le stagioni. 

Ma per evitare ciò, ogni 4 anni civili si aggiunge un giorno alla fine di Febbraio proprio per compensare quelle 24 ore circa, guadagnate dall’anno tropico ogni 4 anni sui 365 vieni.

Questo anno di 366 vieni è detto bisestile è venne introdotto nella riforma del calendario da Giulio Cesare.

Con l'aggiunta di un giorno ogni 4 anni, l’anno civile dura mediamente 365,25 giorni 365+365+365+366 / 4

Ma siccome abbiamo visto che l'anno tropico dura un po' meno di 365,25 giorni, col passare dei secoli si osserva ancora uno spostamento delle stagioni durante l'anno.

Per tenere conto di questa discrepanza Papa Gregorio … decise di introdurre la seguente modifica:

Gli anni di inizio secolo che non sono multipli di 400, come il 1800, 1900 e il 2100 non sono bisestili, mentre gli anni di inizio secolo multipli di 400 come 1600, 2000 e 2400 sono bisestili.

Con questa correzione, ogni 400 anni anziché essere aggiunti 100 giorni bisestili (come nel calendario Giuliano) se ne aggiungono solo 97.

Ciò equivale a dire che mediamente a ogni anno nel calendario gregoriano, vengono aggiunti 97/400 cioè 0,2425 giorni.       365g 5h 49m 12s

Con le regole introdotte da Papa Gregorio, l'anno civile dura mediamente 365,2425 giorni… che è molto vicino ai 365,24219 giorni dell’anno tropico... sincronizzando così quasi perfettamente il nostro calendario con le stagioni.

A essere pignoli c’è ancora una piccola differenza di 26 secondi tra i due anni che se non corretta crea un avanzamento delle stagioni di un giorno circa ogni 3200 anni. Ma credo che ci sia ancora tempo per pensarci…

Eccoci giunti alla fine di questo video, ammetto non facilissimo, dove abbiamo capito che l’anno bisestile è l’anno che dura 366 anziché 365 e soprattutto che ciò accade quasi ogni 4 anni e conviene adottare questo artificio per mantenere sincronizzato il calendario con le stagioni. 

Nel fare questo abbiamo anche visto superficialmente che misurare la durata di una rivoluzione non è così facile come può apparire in prima battuta.

A questo punto non mi rimane che augurarvi una bellissima notte piena di stelle.