Durante il mese di aprile, sull’Amazzonia si riversano piogge talmente abbondanti che il baricentro del nostro pianeta arretra di circa 2,2 millimetri in direzione del Sud America. Il mese precedente, a marzo, era accaduto l’opposto: la neve accumulata tra il continente nordamericano e l’Eurasia lo aveva spinto di quasi 3 millimetri verso il Polo Nord. Poi entrano in gioco gli oceani, i venti monsonici, persino le correnti d’aria fredda. Il nostro mondo possiede dunque un fulcro centrale che, nel corso dei dodici mesi, tutto è tranne che immobile.
A quantificare con maggiore accuratezza questa impercettibile deriva ci ha pensato una nuova ricerca apparsa su Geophysical Journal International, coordinata dal geofisico Donald Argus del Jet Propulsion Laboratory della NASA. La nuova valutazione indica che l’oscillazione stagionale del baricentro sarebbe pari alla metà rispetto a quanto ipotizzato otto anni or sono. Parliamo di variazioni minime, misurate in millimetri, ma sufficienti a interessare chi necessita di rilevare il pianeta con un livello di esattezza estremo.
Quel punto centrale usato dal gps non sta mai fermo
Il baricentro non corrisponde automaticamente al centro geometrico del globo, ovvero quel punto ideale che collocheremmo nel mezzo di una Terra dalla struttura perfettamente omogenea. Il primo dipende invece da come risulta distribuita l’intera massa del sistema terrestre: rocce comprese, ma anche acqua, ghiacci e atmosfera.
E questa massa si muove eccome. L’acqua migra dalla terraferma verso i bacini oceanici e viceversa, la neve prima si deposita e poi si scioglie, i corsi fluviali si ingrossano, cambiano il tasso di umidità del suolo e il livello delle falde acquifere, le masse atmosferiche si spostano continuamente. Nel frattempo, il peso combinato di acqua e ghiaccio deforma lievemente anche la crosta del pianeta. Ne deriva un baricentro che compie una piccola oscillazione periodica rispetto alla superficie solida terrestre.
La questione smette di essere puramente teorica quando entra in scena il sistema GPS. Il baricentro terrestre, noto anche come geocentro, rappresenta un punto di riferimento essenziale per i sistemi geodetici impiegati nella navigazione satellitare, nella realizzazione di mappe e nella misurazione dell’altitudine della superficie terrestre. Quando si opera su scala millimetrica, anche uno spostamento minimo cessa di essere un particolare trascurabile.
Fino a oggi, peraltro, ottenere misurazioni precise non era affatto scontato. Due valutazioni internazionali, pubblicate rispettivamente nel 2017 e nel 2023, presentavano tra loro uno scarto di circa 7 millimetri, un valore quasi equivalente al movimento stesso che si tentava di documentare. Non proprio la condizione ottimale, quando lo strumento di misura dovrebbe rappresentare l’elemento più affidabile dell’intera osservazione.
Sfere metalliche, raggi laser e satelliti per individuare un punto invisibile
Il team guidato da Argus ha così unito diverse tecnologie. Una porzione rilevante del lavoro si basa sui satelliti LAGEOS 1 e LAGEOS 2, messi in orbita rispettivamente nel 1976 e nel 1992: due sfere in metallo del peso di circa 408 chilogrammi, rivestite di prismi capaci di riflettere gli impulsi laser inviati dalle stazioni terrestri. Va ricordato che LAGEOS-2 venne realizzato dall’Agenzia Spaziale Italiana.
Questi satelliti ruotano naturalmente attorno al baricentro del pianeta. Misurando con precisione assoluta la loro distanza dalle stazioni terrestri, diventa possibile ricostruire la posizione esatta di quel punto centrale. La complicazione nasce dal fatto che le stazioni laser non risultano distribuite uniformemente sulla superficie terrestre.
La nuova metodologia integra quindi rilevazioni GPS e dati orbitali ricavati da ulteriori satelliti a bassa quota, considerando anche le deformazioni elastiche subite dalla crosta a causa del peso esercitato da acqua e ghiaccio. Un dettaglio tutt’altro che secondario: se il suolo sottostante una stazione si abbassa o si solleva anche di poco, pure il punto di partenza della misurazione risulta spostato. Trascurare questo aspetto significherebbe introdurre un margine d’errore proprio mentre si tenta di rilevare variazioni di pochi millimetri.
La neve tira verso nord, l’amazzonia riporta l’equilibrio a sud
Dopo aver ricostruito il pattern dell’oscillazione, gli studiosi hanno isolato il contributo di tre grandi riserve di massa: le acque dei continenti, gli oceani e l’atmosfera.
Durante il mese di marzo, l’accumulo nevoso su Nord America ed Eurasia tocca il picco stagionale, spostando il baricentro di circa 3 millimetri in direzione del Polo Nord. Trenta giorni più tardi entra prepotentemente in azione il bacino amazzonico: nella fase di massima piovosità, questo trattiene circa 2.400 gigatonnellate d’acqua supplementari, quantità sufficiente a far deviare il geocentro di circa 2,2 millimetri verso il Sud America. Il mese di novembre vede invece il monsone del Sud-est asiatico apportare un contributo più contenuto, con circa 600 gigatonnellate d’acqua coinvolte.
Fra agosto e ottobre la distribuzione delle masse cambia nuovamente. L’acqua proveniente dallo scioglimento e dalle precipitazioni raggiunge i bacini oceanici, spingendo il baricentro verso il Pacifico meridionale. Le dimensioni imponenti dell’Oceano Pacifico fanno sì che le sue variazioni di massa incidano molto più di quelle registrate nei mari più piccoli, anche se Mediterraneo, Baltico, Mare del Nord, Mar Rosso e Mare di Barents lasciano comunque una traccia, seppur minima.
Anche l’atmosfera contribuisce a questo equilibrio dinamico. L’aria fredda risulta più densa e dunque più pesante: avvalendosi di un modello sviluppato dal Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine, i ricercatori hanno ricostruito in che modo le masse d’aria invernali alterino stagionalmente l’equilibrio tra i due emisferi.
I risultati ottenuti risultano peraltro coerenti con le rilevazioni della coppia di satelliti GRACE-FO, operativi dal 2018 nel monitorare le fluttuazioni del campo gravitazionale terrestre seguendo principalmente gli spostamenti idrici. Quando uno dei due satelliti sorvola una regione dove si è accumulata maggiore massa, subisce un’attrazione lievemente superiore e la distanza rispetto al satellite gemello varia. Una variazione minima, certo, ma comunque misurabile con precisione.
Il valore inferiore ottenuto da questo nuovo studio non implica che il pianeta abbia repentinamente ridotto della metà il proprio movimento naturale. È semplicemente migliorata la capacità di ricostruirlo con precisione. E quei pochi millimetri finiscono per influenzare sistemi incaricati di localizzare satelliti, monitorare il livello dei mari, tracciare i movimenti della crosta terrestre e fornire coordinate sempre più accurate.
Per la fase successiva, la NASA guarda già alla missione GRACE-C, destinata a proseguire la lunga tradizione di osservazioni gravitazionali e attualmente prevista per la fine del 2028. Il centro del nostro pianeta continuerà a spostarsi seguendo il ritmo delle stagioni. Almeno ora disponiamo di uno strumento di misura leggermente più affidabile per tenerne traccia.