Sapevi che alcune giornate sono più lunghe di altre? Ecco perché

“Scusami, è stata una lunga giornata” è un’espressione usata in maniera colloquiale per chiedere un po’ di tregua dopo ore difficili o impegnative, ma in realtà alcuni giorni sono davvero più lunghi di altri.

Certo, si tratta di differenze dell’ordine dei millisecondi, impercettibili per un essere umano, ma nondimeno esistenti e importanti in alcuni settori scientifici, come quello dell’astronomia o anche della climatologia.

Per questo è di rilievo il nuovo strumento realizzato da un gruppo di ricercatori della Technical University of Munich (TUM) in Germania, che consente misurazioni estremamente rapide e precise delle variazioni di lunghezza tra un giorno e l’altro.

Andiamo quindi a vedere di che si tratta, non prima però di aver esaminato da cosa dipendono le suddette variazioni, seguendo l’esempio di Sharmila Kuthunur sulla rivista online Space.com.

Rotazione della Terra e sue variazioni

La durata esatta di una giornata sulla Terra non è fissa, ma dipende da quanto tempo il nostro pianeta ci impiega a compiere una rotazione completa sul suo asse: il cosiddetto giorno siderale, che dura 23h 56m 04.09053s (arrotondate per semplicità a 24 per il giorno solare).

Ma anche tale numero apparentemente molto preciso può subire piccole variazioni, come detto dell’ordine dei millisecondi, a causa di eventi naturali o perturbativi, tra cui in particolare:

• terremoti;
• eruzioni vulcaniche;
• lo “sciabordio” del metallo liquido, presente nel nucleo esterno della Terra, attorno al solido nucleo interno;
• il movimento dell’atmosfera e dell’acqua, che è diverso da quello della superficie.

Poiché il momento angolare (cioè, l’equivalente rotazionale della quantità di moto lineare) va sempre preservato, può capitare che per farlo la rotazione terrestre possa variare nel corso del tempo.

Per misurare in maniera sempre più precisa queste minuscole variazioni, il professor Ulrich Schreiber della TUM e il suo gruppo di ricercatori hanno sviluppato un innovativo giroscopio ottico (ring laser gyroscope, in inglese).

Prima di andarne a vedere il funzionamento, qualche dettaglio tecnico: ha una “pista” quadrata larga 4 metri ed è situato in una camera pressurizzata nel Geodetic Observatory Wettzell, un laboratorio in Germania scavato nello strato roccioso a 6 metri di profondità.

Un giroscopio ottico all’avanguardia

Il giroscopio emette due raggi laser, uno in senso orario e uno in senso antiorario. Ora, se la Terra fosse perfettamente bilanciata, i due raggi percorrerebbero la stessa distanza; ma poiché essa è soggetta agli eventi suddetti, di riflesso lo è anche il giroscopio e quindi uno dei due raggi percorre una distanza leggermente inferiore.

Per chi ama le spiegazioni più tecniche, la lunghezza d’onda dei raggi (che è ben nota) risulta allungata o compressa, a seconda di come la direzione dei raggi è allineata con la rotazione della Terra.

Calcolando la differenza tra le lunghezze d’onda, che in pratica “codifica” la velocità di rotazione terrestre, Schreiber e colleghi hanno rilevato che quest’ultima cambia leggermente col passare del tempo, fino a una fluttuazione massima di 6 millisecondi su un periodo di alcune settimane.

Da notare che il fatto che il loro giroscopio ottico si trovi nel sottosuolo consente di escludere fattori ambientali dal calcolo suddetto, almeno stando a quanto affermato dai ricercatori, che hanno pubblicato il loro studio nella rivista Nature Photonics.

Il gruppo di Schreiber non si ritiene però ancora soddisfatto dei risultati: i ricercatori, infatti, prevedono di migliorare ulteriormente il giroscopio ottico nei prossimi mesi, in modo da ottenere valori ancora più precisi.

Ciò consentirà, in particolare, di creare modelli climatici più accurati e quindi con una capacità previsionale migliore, oltre a una comprensione maggiore di fenomeni di rilievo come il famigerato El Niño.

(Originariamente pubblicato su Storie Semplici. Il titolo dell’autore potrebbe essere modificato dalla redazione).