Giorno siderale
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Il giorno siderale (noto anche come giorno sidereo) è la durata del periodo di rotazione di un pianeta attorno al suo asse. Viene determinato misurando il tempo necessario a fare ritornare il pianeta nella stessa posizione rispetto alle stelle.
La durata del giorno solare si calcola invece misurando il tempo impiegato da un punto per tornare nella stessa posizione rispetto al sole: siccome nel corso della giornata il pianeta si muove anche intorno al sole (vedi figura a fianco), il punto dovrà percorrere un angolo leggermente superiore ai 360° per tornare nella stessa posizione rispetto al sole, per cui il giorno solare risulta più lungo del giorno siderale. Di conseguenza in un anno c'è esattamente un giorno siderale in più dei giorni solari.
Per la Terra, il giorno siderale è di 23 ore 56 minuti e 04,0905 secondi, ovvero 86164,0905 secondi. Durante questo intervallo di tempo la terra percorre intorno al sole un arco di orbita lungo circa 2,5 milioni di km corrispondente ad un angolo al centro di circa 1 grado. La terra deve quindi ruotare di questo angolo perché il sole possa ritornare nella stessa posizione del giorno precedente. Per effettuare tale rotazione occorrono circa 236 secondi, per cui il giorno solare dura circa 86400 secondi ovvero 24 ore.
Mentre il giorno siderale è invariante (a parte il secolare rallentamento della rotazione terrestre dovuto all'interazione gravitazionale con gli altri pianeti), il giorno solare varia durante l'anno, poiché, essendo l'orbita terrestre leggermente ellittica, la velocità varia nei vari punti dell'orbita, essendo minima all'afelio e massima al perielio (questa è una conseguenza della seconda legge di Keplero).
All'afelio la velocità è infatti circa 29,3 km/sec, mentre al perielio è 30,3 km/sec. Questo fa sì che in un giorno siderale la terra percorra un angolo di circa 57' all'afelio e di circa 61' al perielio. Nel punto più lontano dal sole, il giorno solare dura quindi circa 8 secondi in meno (rispetto alle 24 ore), mentre nel punto più vicino dura circa 7 secondi in più.
La differenza tra giorno siderale e solare diventa di fondamentale importanza nelle osservazioni astronomiche. A causa di ciò in periodi diversi dell'anno sono visibili nel cielo notturno diverse costellazioni, che culminano in ore diverse. Per le misure astronomiche, soprattutto se effettuate usando il sistema di riferimento equatoriale o galattico, risulta più conveniente riferirsi al giorno siderale rispetto a quello solare. Per le osservazioni anche amatoriali risulta di conseguenza comodo dotarsi di appositi orologi di precisione.
