I movimenti della terra

I movimenti della terra
• ROTAZIONE
• RIVOLUZIONE
• MOTI MILLENARI
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PRECESSIONE DEGLI EQUINOZI
SPOSTAMENTO LINEA APSIDI
VARIAZIONE INCLINAZIONE ASSE TERRESTRE
VARIAZIONE ECCENTRICITA’ ORBITA
TERRESTRE
ROTAZIONE
• GIORNO SIDEREO (OVEST-EST –
DIRETTO)
• VELOCITA’ ANGOLARE : uguale per
ciascun punto (gradi/s)
• VELOCITA’ LINEARE : varia sulla
superficie terrestre (m/s)- nulla ai poli, max
all’equatore (465 m/s)
– Rallentamento?????
PROVE FISICHE
• Guglielmini ( 1791 Bologna)
Il fisico e astronomo G. B. Guglielmini fece un esperimento lanciando dalla
Torre degli Asinelli di Bologna dei corpi: partendo da un’altezza di 100m, essi
cadevano spostati verso est di 17mm rispetto alla posizione che avrebbero
assunto se fossero caduti verticalmente.
Qualsiasi corpo posto sulla Terra partecipa al suo moto di rotazione, e finisce
per essere trascinato da ovest verso est con una velocità lineare tanto
maggiore quanto più in alto esso si trova.
• Foucault( 1851 Parigi)
Nel 1851 il fisico francese Léon Foucault sospese alla cupola del Panthéon di Parigi
ad un’altezza di 68m, attraverso un perno girevole, una sfera di bronzo del peso di 28
Kg e la fece oscillare. La sfera era dotata di una punta, che lasciava una traccia sul
pavimento sottostante cosparso di sabbia.
La punta non ripassava mai nello stesso solco, ma ne tracciava sempre di nuovi,
come se il piano di oscillazione ruotasse da est verso ovest rispetto al suolo. Ma dal
momento che già Galileo aveva dimostrato che il piano di oscillazione di un pendolo
resta costante, se me doveva dedurre che a ruotare era in realtà stato il pavimento, e
cioè più in generale la Terra, da ovest verso est.
CONSEGUENZE DELLA ROTAZIONE
TERRESTRE
• Alternarsi di’ e notte
• Moto apparente sfera celeste
• Forza centrifuga e variazioni accelerazione
gravità
• Forza Coriolis
Alternarsi di e notte
• Circolo di
illuminazione
• Atmosfera
(alba e
crepuscolo)
http://www.fourmilab.ch (circolo di
illuminazione in tempo reale)
Il crepuscolo:
Per la presenza dell’atmosfera che
provoca fenomeni di diffusione, il
passaggio dal dì alla notte non avviene
bruscamente (come ad esempio sulla
Luna), ma gradualmente. La fascia di
passaggio dal dì alla notte è
rappresentata dai crepuscoli, la cui
durata aumenta con la latitudine perchè i
raggi solari, essendo più inclinati,
devono attraversare uno strato di
atmosfera maggiore.
Moto apparente sfera celeste
• Movimento da est vs ovest (23 h 56 min)
La Sfera celeste sembra ruotare in 24 ore da est verso ovest,
trascinando con sé le stelle, che apparentemente non sembrano
cambiare le loro posizioni reciproche (in realtà a causa del moto
di rivoluzione questo accade, ma a causa dell’enorme distanza
delle stelle l’entità del fenomeno è minima).
Forza centrifuga e variazioni
accelerazione gravita’
• Forza Centrifuga :
forza apparente che
agisce in direzione
perpendicolare all’asse
di rotazione ed è diretta
verso l’esterno
• Contrasta la forza di
attrazione
gravitazionale (solo
all’equatore)
Variazione
dell’accelerazione di gravità
con la latitudine:
• Schiacciamento polare
• Forza centrifuga (rotazione)
Aumenta con la latitudine
perché procedendo verso i
poli si riduce la distanza dal
centro della terra (C ) a causa
dello schiacciamento polare e
diminuisce il valore della
forza centrifuga
Fcf = mω2r
ω = la velocità angolare
m = massa
r = distanza dall’asse di rotazione
Forza di Coriolis- Legge di Ferrel
•
Deviazione verso dx (emisfero N)
•
•
Deviazione vs sn (emisfero S)
L’intensità della deviazione
aumenta dall’Equatore verso i Poli
La direzione non cambia se il
corpo si sposta fra punti situati
esattamente sullo stesso parallelo
•
La forza di Coriolis
la velocità lineare di rotazione di ogni
punto della Terra diminuisce con la
latitudine: massima all’equatore, vale
zero ai poli. Quindi un corpo che
parta dall’equatore e si sposti ad
esempio verso il Polo Nord
attraverserà regioni che possiedono
velocità lineare di rotazione sempre
minore: esso però tende a conservare
la sua velocità iniziale (legge
d’inerzia) e quindi “guadagnerà
spazio”, finendo per spostarsi sempre
più verso la sua destra.
Descritta per la prima volta dal fisico francese G. Coriolis nel 1835: si tratta di una
forza apparente che possiede ogni corpo libero di muoversi sulla superficie terrestre
non parallelamente all’equatore. Questo fenomeno interessa ad esempio le masse
d’aria o le correnti marine in movimento, e il valore della “deriva” dipende
innanzitutto dalla latitudine, ma è tanto più evidente quanto maggiore è la velocità
del corpo.
Moto di Rivoluzione
Inclinazione dei
raggi solari nel
corso dell’anno:
solstizi ed
equinozi
21/3 Equinozio
Primavera
23/9 Equinozio di
Autunno
Circolo di illuminazione
tangente ai poli
Sole allo zenit all’Equatore
21/6 Solstizio d’estate
22/12 Solstizio d’Inverno
Il circolo di illuminazione
passa alla massima
distanza dai poli
L’alternanza delle stagioni
Le zone astronomiche – L’alternanza delle stagioni: le stagioni astronomiche
sono i periodi di tempo compresi tra un equinozio e il solstizio che lo segue o
tra un solstizio e l’equinozio successivo
– Stagioni invertite nei due emisferi
– Diversa durata
– Diverse condizioni di illuminazione e di inclinazione dei raggi solari
Conseguenze moto di Rivoluzione
• Aberrazione stellare
– Quando osserviamo una stella con un
telescopio dobbiamo spostarlo un po’ più
avanti rispetto alla congiungente (angolo di
aberrazione)
• Giorno solare – giorno
sidereo
• Moto apparente del sole
sulla sfera celeste
– Sembra che il Sole descriva sulla sfera celeste
un circolo massimo chiamato Eclittica
passando davanti alle dodici costellazioni dello
Zodiaco
23h 56m 4s, "la durata effettiva della rotazione terrestre" o giorno sidereo:
tempo trascorso tra un passaggio di una stella e l’altro su un determinato
meridiano.
Se però facciamo la stessa osservazione riferendoci al Sole conteremo un tempo
lievemente maggiore, circa 24h che costituiscono il giorno solare.
Perché? Tale ritardo sta nel fatto che mentre la terra ruota, è soggetta anche al
moto di rivoluzione attorno al Sole.
• Giorno sidereo: 23 ore
56 minuti
• Giorno solare : 24 ore
(valore medio)
Moti millenari
piccoli cambiamenti osservabili in tempi molto lunghi
• Moto conico dell’asse che
causa la precessione degli
equinozi
– Doppio moto conico dell’asse
terrestre (26.000 anni)
causato dalla attrazione della
Luna e del Sole sul
rigonfiamento equatoriale
L’asse terrestre si sposta ogni anno di 50’’ di arco ogni anno
Anche gli equinozi ( e i solstizi) si spostano .
Anticipo di 20 minuti l’anno.
La terra si ritrova nella posizione di equinozio dopo 359° 59’ 10’’
anziché 360°.
Ogni 12.900 anni circa, il solstizio d'estate si verifica in
posizione diametralmente opposta a quanto succedeva prima
Anno sidereo: 365d 6h 9min 9,5s (stesso pto zodiaco): reale
Anno solare: 365 d 5h 48min 46 s 8due equinozi): più breve
Anno civile: 365 d (-6h)
(anno bisestile= 6 x 4 )
A causa della
precessione lunisolare, la stella che
indica il Nord non è
sempre stata la
Stella polare
Tra 13000 anno
sarà Vega
Altri moti millenari: azione gravitazionale esercitata da
vari corpi del sistema solare
• NUTAZIONI=
oscillazioni regolari asse
• SPOSTAMENTO LINEA
APSIDI
– La linea che congiunge il perielio e
l’afelio (asse maggiore) è detta
linea degli apsidi.
Essa ruota di 11,6″ anno in senso
antiorario effettuando un giro
completo in 117.000 anni.
– Combinato con la precessione
degli equinozi ne abbrevia il
periodo da 26.000 a 21.000 anni
La variazione
dell’eccentricità
dell’orbita
Cambia la
differenza tra le
distanze afeliosole e perieliosole.
La variazione
dell’inclinazione
dell’asse
Da 24° 20’ a
21°55’ (oggi 23°
27’)