studiare la terra dalle stelle - Area della Ricerca di Bologna

STUDIARE LA TERRA DALLE STELLE
Franco Mantovani
Istituto di Radioastronomia
In questa conferenza si è tentato di rispondere a due semplici domande:
Che ora è?
Dove siamo?
La Misura del Tempo
Per secoli il moto di rotazione della Terra (e della Luna) è stato il metodo adottato per scandire il
tempo. Sono stati costruiti vari tipi di calendari lunari o luna-solari. Ma la Terra, il suo moto, sono
un orologio perfetto?
Purtroppo no, in quanto esistono le dissipazioni. La Terra ha infatti rotazioni irregolari dovute
principalmente al momento angolare dell'atmosfera e ai moti dell'interno liquido. L'effetto di queste
frizioni è un rallentamento del periodo di rotazione della Terra con un allungamento della lunghezza
del giorno di circa 1,7 millisecondi, corrispondente a 0,62 secondi in un secolo.
Il tempo ora preferiamo misurarlo con gli orologi al Cesio e il secondo, unità di misura del tempo è
definito come la durata di 9.192.631.770 cicli della radiazione emessa o assorbita da transizioni
iperfini di atomi di Cesio 133 nel loro stato fondamentale, non disturbati da campi esterni.
Il Tempo è custodito dal BIPM (Ufficio Internazionale dei Pesi e Misure, Sèvres, Parigi) e
distribuito attraverso la rete di satelliti Global Positioning System (GPS) a tutto il mondo con una
accuratezza di 15 nanosecondi.
La misura della Posizione
Lo scorrere del tempo, come scandito dagli orologi atomici, viene confrontato con la periodicità
(irregolare) del moto della Terra. Questo moto è misurato con varie tecniche: GPS, Satellite Laser
Ranging (SLR), Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Queste tecniche sono
sostanzialmente basate su misure di triangolazione. Nel caso di GPS e SLR si usano triangolazioni
tra stazioni di terra e satelliti orbitanti. Nel caso del VLBI si usa un sistema di riferimento costituito
dai quasar lontani, osservati attraverso radiotelescopi.
Questo sistema di riferimento si basa sul concetto che l'Universo non ruota ed è quindi considerato
un sistema quasi-inerziale.
Il VLBI è l'unico metodo capace di misurare direttamente tutte le componenti della rotazione
terrestre: variazione dell'asse di rotazione (precessioni e nutazioni), variazioni relativamente
alla crosta terrestre dell'asse di rotazione. Queste misure raggiungono una accuratezza di 0,25
millesimi di secondo d'arco nella determinazione delle posizioni.
L'accuratezza è limitata dall'effetto dell'atmosfera sulla propagazione del segnale radio proveniente
dai quasar e dalla struttura dei quasar stessi che in molti casi non sono puntiformi.
Le misure interferometriche VLBI permettono anche di misurare gli spostamenti della crosta
terrestre (tettonica a zolle) con l' accuratezza del centimetro.
Resoconto, Porte Aperte sulla Ricerca: Universo 2000 (a cura di B. Gualandi e C. Melis)
Area della Ricerca del C.N.R. Bologna, Dicembre 2000
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