Lezione 3 - I moti della Terra

Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini
La Terra
e il paesaggio
Dinamiche dell’idrosfera e dell’atmosfera
Capitolo 1
Lezione 3
La Terra: una visione d’insieme
I moti della Terra
La Terra e i suoi moti
§1.10 Moto di rotazione e reticolato geografico
§1.11 Raggi solari e rotazione della Terra
§1.12 Moto di rivoluzione della Terra
§1.13 Le stagioni
§1.14 Equinozi e solstizi
§1.9
F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini – La Terra e il paesaggio - © Italo Bovolenta editore 2011
§1.9
La Terra e i suoi moti
I pianeti del sistema
solare si influenzano
reciprocamente
attraverso la forza di
gravità.
Nel Sole è concentrata oltre il 99,8% della massa
dell’intero sistema solare.
I corpi del sistema
solare non
precipitano sul Sole
perché si muovono
attorno ad esso.
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§1.9
La Terra e i suoi moti
I pianeti si muovono intorno al Sole descrivendo
orbite ellittiche.
La Terra compie il proprio moto di rivoluzione intorno
al Sole in un arco di tempo definito anno.
Come gli altri pianeti, la Terra compie anche un moto
di rotazione intorno al proprio asse.
Il periodo del moto di rotazione è definito giorno ed
è suddiviso in 24 ore.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
La velocità angolare
di rotazione è data dal
rapporto tra l’angolo
descritto da un punto
in rotazione e il tempo t
necessario per lo
spostamento.
Dopo che è trascorso un tempo t, la posizione
del punto P è diventata P .
La velocità angolare si ottiene dividendo
l’ampiezza dell’angolo POP’per il tempo t.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
La velocità lineare di
rotazione è data dal
rapporto tra la
lunghezza dell’arco
percorso da un punto e
il tempo t necessario
per lo spostamento.
Nello stesso periodo di tempo tutti i punti della
Terra descrivono lo stesso angolo: AOB = A′O′B′ =
A″O″B″
I tre archi percorsi, AB, AB′e AB″, sono diversi e la
loro lunghezza dipende dalla distanza dall’asse di
rotazione.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
L’asse terrestre è l’insieme dei punti del pianeta per
i quali la velocità lineare di rotazione è nulla.
I poli sono i punti nei quali l’asse di rotazione interseca
la superficie.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
Distanza
angolare
dall’equatore
Velocità (m/s)
Velocità (km/h)
90°
0
0
75°
120
432
60°
232
834
45°
328
1.179
30°
401
1.445
15°
448
1.611
0°
463
1.668
Un corpo che si trovi sulla superficie della Terra ha velocità lineare di rotazione che varia
a seconda della sua distanza dall’asse di rotazione. Questa velocità è nulla ai poli e
raggiunge il massimo valore all’equatore.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
La distanza tra i punti di
un parallelo e l’equatore,
misurata come angolo al
centro della Terra, è
chiamata latitudine.
I punti che hanno la stessa latitudine, in
entrambi gli emisferi, si trovano sullo
stesso parallelo e hanno perciò la stessa
velocità lineare di rotazione.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
La distanza angolare di
un meridiano dal
meridiano di riferimento è
detta longitudine.
I punti che hanno la stessa longitudine, a
est e a ovest del meridiano di riferimento,
si trovano sullo stesso meridiano.
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§1.10
Moto di rotazione e
reticolato geografico
L’insieme dei meridiani e
dei paralleli costituisce il
reticolato geografico.
Il reticolato geografico è
un sistema di riferimento
che permette di
individuare la posizione
di punti sulla superficie
terrestre.
I punti che hanno la stessa longitudine, a
est e a ovest del meridiano di riferimento,
si trovano sullo stesso meridiano.
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§1.11
Raggi solari e rotazione
della Terra
Il confine tra la superficie buia e quella illuminata
della Terra è segnato da una circonferenza che
prende il nome di circolo di illuminazione.
Il periodo di una rotazione
completa, il giorno, è suddiviso
in due parti, il dì e la notte.
Il dì corrisponde alla permanenza
di una località nella zona
illuminata, la notte nella zona
buia.
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§1.11
Raggi solari e rotazione
della Terra
Il passaggio dalla superficie illuminata a quella buia
non è netto.
L’atmosfera terrestre
provoca infatti la diffusione
della luce, permettendo di
osservare il Sole prima del
suo sorgere (alba) o dopo
il suo tramonto
(crepuscolo).
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§1.11
Raggi solari e rotazione
della Terra
L’energia solare che colpisce la superficie terrestre
determina un riscaldamento differenziato, in
funzione dell’angolo di incidenza dei raggi solari.
Su una superficie piana (A) i
raggi solari cadono ovunque con
la stessa inclinazione.
Su una superficie curva
(B)l’angolo di incidenza dei raggi
del Sole varia da punto a punto.
Tre aree di uguale estensione,
S1, S2 e S3, ricevono quantità
differenti di energia solare.
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§1.11
Raggi solari e rotazione
della Terra
Il riscaldamento della superficie terrestre può anche
essere valutato, oltre che con l’angolo di incidenza,
anche considerando l’altezza del Sole.
L’angolo compreso tra il piano dell’orizzonte e la
retta che congiunge il punto di stazionamento con la
posizione del Sole definisce l’altezza del Sole.
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§1.11
Raggi solari e rotazione
della Terra
L’altezza del Sole si determina
misurando l’angolo compreso
tra il piano dell’orizzonte e la
retta che congiunge il punto di
stazionamento (dove si trova
l’osservatore), con la posizione
del Sole.
Il piano dell’orizzonte è il piano
tangente alla superficie terrestre
nel punto di stazionamento.
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§1.11
Raggi solari e rotazione
della Terra
In un dato istante il Sole si trova in
culminazione per tutti i punti che
appartengono allo stesso meridiano. Lungo il
meridiano vi è un solo punto in cui i raggi del
Sole cadono esattamente perpendicolari.
Nel corso del dì l’altezza
del Sole aumenta
gradualmente fino a
raggiungere la
culminazione.
La culminazione si
verifica quando il Sole
transita in corrispondenza
del meridiano che passa
per il punto di
stazionamento.
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§1.12
Moto di rivoluzione della
Terra
La Terra si muove intorno al Sole lungo un’orbita che
ha la forma di un’ellisse poco eccentrica.
La distanza minima della Terra dal Sole è di
146.400.000 km, in perielio; quella massima è di
151.200.000 km, in afelio.
La rivoluzione terrestre si compie in un anno, cioè in
poco più di 365 giorni.
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§1.13
Le stagioni
Alla latitudine in cui viviamo, nell’arco di un anno si
alternano quattro stagioni: primavera, estate,
autunno e inverno.
Le differenze climatiche stagionali, che si succedono
ciclicamente, sono determinate dalla diversa inclinazione
dei raggi solari, che è minore durante l’inverno.
Il fenomeno delle stagioni dipende dal fatto che
l’asse di rotazione terrestre forma con il piano
dell’orbita un angolo di 66° 33’.
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§1.13
Le stagioni
Durante il moto di rivoluzione, l’asse di rotazione della Terra si mantiene parallelo a se
stesso. Rispetto al piano dell’orbita, i raggi del Sole sono paralleli e il circolo di
illuminazione è perpendicolare. L’equatore è l’unico parallelo sempre diviso in due metà
uguali dal circolo di illuminazione.
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§1.14
Equinozi e solstizi
I raggi solari sono perpendicolari all’equatore e il circolo
di illuminazione passa esattamente per i poli due volte in
un anno, quando la Terra si trova in equinozio (1 e 3).
Il circolo di
illuminazione
raggiunge la massima
distanza dai poli
quando la Terra si
trova nella posizione
di solstizio (2 e 4).
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§1.14
Equinozi e solstizi
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§1.14
Equinozi e solstizi
Nei giorni degli equinozi:
• la durata del dì è uguale alla durata
della notte;
• il Sole sorge esattamente a est e
tramonta esattamente a ovest;
• il Sole culmina allo zenit all’equatore;
• ai poli il Sole giace sul piano
dell’orizzonte; alle altre latitudini
l’altezza massima del Sole
corrisponde all’angolo
complementare alla latitudine.
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§1.14
Equinozi e solstizi
Nel solstizio estivo:
• il Sole culmina allo zenit al tropico
del Cancro;
• il Sole sorge a nord-est e tramonta
a nord-ovest;
• a tutte le latitudini comprese tra il
circolo polare artico e il polo nord il
Sole non tramonta mai;
• in tutto l’emisfero nord la durata del
dì è maggiore di quella della notte;
il contrario nell’emisfero sud.
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§1.14
Equinozi e solstizi
Nel solstizio invernale:
• il Sole culmina allo zenit al tropico
del Capricorno;
• il Sole sorge a sud-est e tramonta
a sud-ovest;
• a tutte le latitudini comprese tra il
circolo polare artico e il polo nord il
Sole non sorge mai;
• in tutto l’emisfero nord la durata del
dì è minore di quella della notte; il
contrario nell’emisfero sud.
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Mettiti alla prova
Molte case italiane dispongono di pannelli solari per sfruttare l’energia del Sole. Secondo voi, i nostri
pannelli solari sono orientati come quelli delle case in Australia o in Cile?
Nelle case italiane i pannelli
solari sono orientati verso sud,
mentre nei Paesi dell’emisfero
meridionale, come in Cile e in
Australia, i pannelli solari sono
orientati verso nord.
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