Moti della Terra
Rotazione e Rivoluzione:
Prove e conseguenze
La Terra compie diversi movimenti.
Noi esamineremo solo il movimento di rotazione (intorno
al proprio asse) e quello di rivoluzione (intorno al Sole).
MOTO DI ROTAZIONE
La Terra compie il movimento di rotazione ruotando intorno
al proprio asse in 24 ore.
Se osservato dal Polo nord celeste, il nostro pianeta ruota in
senso antiorario.
Se invece osserviamo la Terra dal Polo sud celeste (con la
Stella polare dalla parte opposta), il movimento avviene in
senso orario.
MOTO DI ROTAZIONE
Ci sono diverse prove a sostegno del moto di rotazione
Prove indirette:
Apparente spostamento diurno dei corpi celesti da est ad ovest;
Analogia con gli altri pianeti;
Prove dirette:
Esperienza di Guglielmini;
Pendolo di Foucault.
MOTO DI ROTAZIONE
ESPERIENZA DI GUGLIELMINI (1791)
Guglielmini lascia cadere un peso dalla Torre degli Asinelli di Bologna;
il peso non cade sulla verticale individuata con il filo a piombo, ma
risulta spostato verso est.
Infatti un corpo libero di muoversi
non segue la verticale ma disegna
un moto a forma di parabola poiché
mentre cade (per la forza di gravità)
si sposta anche (per inerzia) nel
senso del moto di rotazione con la
stessa velocità lineare posseduta nel
momento in cui viene lasciato.
La velocità lineare di partenza
dipende dalla distanza dal centro
della Terra.
MOTO DI ROTAZIONE
PENDOLO DI FOUCAULT (1851)
Foucault costruì nel Pantheon di Parigi un pendolo lungo 68 m con
una massa di 30 kg dotata di una punta che lasciava delle tracce
sulla sabbia cosparsa sul pavimento.
Col passare del tempo le tracce lasciate dalla punta ruotavano in
senso orario compiendo una rotazione completa in 32 ore.
MOTO DI ROTAZIONE
PENDOLO DI FOUCAULT (1851)
Foucault sapeva, dalla Fisica, che il piano di oscillazione di un
pendolo rimane costante e quindi concluse che doveva essere il
pavimento a ruotare in senso antiorario.
Ai poli il piano di oscillazione compirebbe un giro completo in 24
ore perché l’asse di rotazione coincide con l’asse del pendolo.
All’equatore il piano di oscillazione del pendolo resterebbe fermo
perché il piano di oscillazione sarebbe perpendicolare all’asse di
rotazione.
MOTO DI ROTAZIONE
Conseguenze moto rotazione
Ci sono diverse conseguenze al moto di rotazione. Qui
illustreremo solo l’alternarsi del dì e della notte poiché è quella
che più incide sulle attività umane.
La metà illuminata della
terra è divisa da una metà
oscura detta circolo di
illuminazione, che a causa
dell’atmosfera è una fascia,
e non una linea, in cui si
verificano i crepuscoli.
MOTO DI ROTAZIONE
Crepuscoli
Nell’attraversare i vari strati
dell’atmosfera, che hanno
densità diversa, i raggi solari
subiscono una rifrazione,
ossia vengono deviati dalla
loro direzione originaria;
quindi essi riescono a colpire
anche parte della superficie
terrestre che dovrebbe essere
invece nell’oscurità
completa.
MOTO DI RIVOLUZIONE
Il moto di rivoluzione avviene in circa 365 giorni e durante questo movimento
la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole.
Se visto dal Polo nord celeste questo movimento avviene in senso antiorario.
La lunghezza dell’orbita terrestre è di quasi 938.900.000 km, e la Terra la
percorre alla velocità di 106.000 km/h.
In accordo con la seconda legge di Keplero, la velocità della Terra non è
costante.
MOTO DI RIVOLUZIONE
Osservando il Sole
dalla Terra, sembra
che durante l’anno
esso descriva sulla
Sfera celeste un
circolo massimo,
chiamato Eclittica,
passando davanti
alle 12
costellazioni dello
Zodiaco.
MOTO DI RIVOLUZIONE
Asse terrestre
23°27’ asse
equatore
Piano eclittica
L’asse terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al
piano dell’eclittica in media di 23°27’
MOTO DI RIVOLUZIONE
Il diverso
riscaldamento
dei vari luoghi
della superficie
terrestre
dipende
dall’inclinazio
ne dei raggi del
Sole e non
dalla maggiore
o minore
vicinanza al
Sole
MOTO DI RIVOLUZIONE
La conseguenza del movimento di rivoluzione, insieme all’inclinazione
dell’asse terrestre è l’alternarsi delle stagioni.
A seconda della posizione nell’orbita di rivoluzione, si possono
individuare quattro posizioni principali di illuminazione della Terra
MOTO DI RIVOLUZIONE
EQUINOZI (21 marzo; 23 settembre)
1. Il circolo d’illuminazione coincide con un meridiano e passa per entrambi i poli;
2. I raggi solari sono perpendicolari all’Equatore.
Le ore di luce sono pari alle ore di buio sia nell’emisfero nord che nell’emisfero sud
MOTO DI RIVOLUZIONE
SOLSTIZI (21 giugno; 22 dicembre)
1. I raggi solari perpendicolari al Tropico del
Cancro;
2. Il circolo di illuminazione è tangente ai circoli
polari;
3. Il Polo Sud è completamente in ombra mentre il
Polo Nord è illuminato per tutte le 24 ore.
Nell’emisfero sud si ha la massima durata della
notte e la più breve durata del giorno.
1. I raggi solari perpendicolari al Tropico del
Capricorno;
2. Il circolo di illuminazione è tangente ai circoli
polari;
3. Il Polo Nord è completamente in ombra mentre il
Polo Sud è illuminato per tutte le 24 ore.
Nell’emisfero nord si ha la massima durata della
notte e la più breve durata del giorno.
MOTO DI RIVOLUZIONE
La rivoluzione della Terra intorno al Sole e le attuali posizioni degli equinozi e
dei solstizi.
MOTO DI RIVOLUZIONE
Il Sole di mezzanotte si può osservare soltanto nei luoghi compresi entro i circoli
polari: per tutto l’arco della giornata il Sole si mantiene sopra l’orizzonte.
LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO
Prendendo in considerazione il moto di rotazione terrestre (quello che la Terra
compie attorno al suo asse) e il movimento di rivoluzione (quello che la Terra
compie attorno al Sole) si sono create le due principali unità di misura del
tempo: il giorno (durata della rotazione) e l'anno (durata della rivoluzione).
Ci sono più definizioni di giorno e di anno.
Si definiscono innanzitutto un giorno sidèreo e un giorno solare, a seconda che
riferiamo la rotazione terrestre a una stella o al Sole.
LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO
Il giorno sidèreo o siderale è l'intervallo di tempo compreso fra due passaggi
consecutivi di una stella sullo stesso meridiano; la sua durata, pressoché invariabile, è
di 23 ore e 56 minuti, e corrisponde al tempo impiegato dalla Terra per compiere
un'intera rotazione. Infatti si può considerare trascurabile lo spostamento che la Terra
effettua, nel contempo, lungo la sua orbita intorno al Sole, data l'enorme distanza, dal
sistema solare, della stella presa come punto di riferimento.
Il giorno solare è l'intervallo di tempo compreso fra due passaggi consecutivi del
Sole sullo stesso meridiano. Esso è più lungo di circa 4 minuti del giorno sidèreo (e
dura perciò all'incirca 24 ore), non essendo più trascurabile lo spostamento che la
Terra compie intorno al Sole mentre effettua la sua rotazione, data la vicinanza di
quest'ultimo. Inoltre, il giorno solare non è una misura costante, ma è un po' più lungo
in inverno e un po' più corto in estate, poiché varia la velocità del moto di rivoluzione
della Terra.
Il giorno solare medio, che rappresenta la media aritmetica di tutti i giorni solari di
un anno, è invece una misura costante, adatto quindi alle esigenze della vita civile, ed
è preso come unità-base per la misurazione del tempo. La sua durata risulta così di
24 ore esatte, ognuna delle quali (ora solare media) viene suddivisa a sua volta in
60 minuti primi, suddivisi anche questi in 60 minuti secondi.
LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO
L'anno sidèreo o siderale corrisponde all'intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi
del Sole per uno stesso punto dell'eclittica, riferito a una stella. Misura la durata di una
completa rivoluzione della Terra, che è di 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 10 secondi (in
giorni solari medi).
L'anno solare o tropico o tropicale è il periodo di tempo compreso fra due passaggi
successivi del Sole all'equinozio di primavera (misura dunque il periodo di tempo
intercorrente tra l'inizio della primavera e l'inizio della primavera successiva), e ha una
durata di 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 45 secondi .
Ed è proprio l'anno solare il periodo a cui si è fatto riferimento per l'istituzione dell'anno
civile, unità di misura del tempo effettivamente utilizzata e basata su un arrotondamento
dell'anno solare per esigenze di praticità. Per questo l'anno civile è sempre costituito da
un numero intero di giorni, che possono essere 365 (nel caso si tratti di un anno
comune) o 366 (nel caso si tratti di un anno bisestile).
LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO
Dal 1972 la misurazione del tempo è stata ufficialmente
abbinata al numero di oscillazioni atomiche del cesio, che vibra
precisamente al ritmo di 9.192.631.770 oscillazioni al secondo.
La durata media ufficiale dell'anno è dunque di circa
290.091.200.500.000.000 oscillazioni di cesio, equivalenti a
365,242199 giorni.
Poiché però la Terra non è così precisa nei suoi movimenti,
l'orologio pilota dell'Osservatorio navale degli Stati Uniti, che
misura il Coordinated Universal Time, deve essere
continuamente ricalibrato quasi ogni anno, in genere con
l'aggiunta di qualche secondo, per stare per l'appunto al passo
degli effettivi (imprecisi) movimenti della Terra.
I FUSI ORARI
A causa della rotazione terrestre, l’ora locale, che viene stabilita facendo
riferimento al Sole, varia con la longitudine.
I FUSI ORARI
Ecco i 24 fusi orari in cui è suddivisa la superficie terrestre.
FINE
