TERRA p. 69 Forma della terra: passaggio da sfericità a ellissoide di

TERRA
p. 69 Forma della terra: passaggio da sfericità a ellissoide di rotazione
rigonfiamento equatoriale: differenza di raggio equatoriale e polare (21 km)
geoide: ASTROGEODESIA
p.71 il calcolo di Eratostene:
esperienza nel III sec a. C. era riuscito a calcolare la lunghezza del meridiano terrestre, in stadi (unità di
misura)
39 375 km. Ora circa 40 000, che non è costante.
Il 21 giugno i raggi sono perpendicolari a Sene; a Alessandria.
Con uno scafe, strumento con cui si arpiona al terreno un filo che ruota, dando al giro un valore di 50.
L’angolo è 1/50.
Conosce Angolo al centro, arco: con una proporzione dà il valore della circonferenza meridiana
il meridiano terrestre non è costante: cambia la definizione di metro.
Il raggio terrestre è minore ai poli e maggiore all’equatore.
La terra ha una curvatura che diminuisce andando verso i poli.
Arco di meridiano non è costante: l’arco di meridiano ai poli è più lungo rispetto all’arco di meridiano
all’equatore. Perché la terra non è sferica: la curvatura non è costante.
Costruendo una circonferenza all’equatore e ripetendola, si vede che diminuisce.
Unità di misura della lunghezza: in relazione alla velocità della luce.
MOTO DI ROTAZIONE
La Terra ruota intorno al proprio asse:
comune a tutti i pianeti: è ingiustificato.
La prima prova è che tutti lo fanno.
Sarebbe un problema se non accadesse perché la prima conseguenza è l’alternanza del dì e della notte.
Passiamo nella sfera luminosa un certo periodo, e un altro nella sfera non luminosa.
Solo la faccia rivolta verso il sole riceve la luce.
Alternanza del dì e della notte è una prova ma anche una conseguenza: l’uomo ha cercato di giustificare
perché si passasse dal dì e dalla notte.
Vedere che gli altri pianeti ruotano attorno al suo asse.
Conseguenze:
- Acqua che non viaggia in moto lineare ma subisce la rotazione terrestre
- Le forze apparenti: forza centrifuga, non si sente
La terra ruota intorno al proprio asse: DA OVEST VERSO EST, in senso antiorario, osservando dal polo nord
celeste.
Tempo
Il tempo di rotazione si chiama giorno ma dipende rispetto a chi si calcola:
giorno sidereo: (stella) mettendosi al polo nord, guardando la stella polare si vede che è allo zenit:
23 h 56’. È il tempo reale perché calcolato rispetto ad un corpo che non interviene.
Giorno solare: bisogna calcolare il giorno in riferimento ad una stella importante, il sole.
La terra si sposta rispetto al Sole e il giorno solare è un po più lungo, ma non è costante perché la terra non
si muove sull’orbita in modo costante.
Il giorno solare medio è 24 h.
Come si dispone il circolo? Dipende dal moto di rivoluzione, che è causato dal moto di rivoluzione.
Passaggio da notte e sì non è brusco:
all’alba: al di sotto le lunghezze d’onda rossa si vedono già per la rifrazione.
Quando tramonta: il sole permette la rifrazione delle onde rosse
FASCIA CORPUSCOLARE [3P]
permette di evitare un’escursione termica alta.
Sono dovute all’atmosfera, dai gas presenti e alla quantità: la Luna non ha atmosfera.
PROVE DEL MOTO DI ROTAZIONE:
- Esperienza di Guglielmini: allontanandosi dal centro di rotazione, la velocità è maggiore. I punti
della torre a seconda del punto in cui sono si muovono di moto di rotazione diversa. Il grave che
caade ha una velocità lineare maggiore rispetto ai punti in cui arriva. Non è sottoposto a nessuna
forza: mantiene la propria velocità: lo spostamento c’è e aumenta all’aumentare dell’altezza.
La corrente che parte dall’equatore partecipa al moto di rotazione: dai caraibi arriva all’Inghilterra.
Questo spostamento è dovuto alla Forza di Coriolis, apparente.
Nell’emisfero boreale i corpi sono sempre deviati verso destra:
 Spostamento da punti a velocità lineare minore a punti con velocità maggiore: in ritardo (alisei:
da tropici a equatore)
 Spostamento da punti a velocità lineare
- Ferrel: deviazioni dei corpi a latitudini diverse: l’equatore ruota più velocemente rispetto agli altri
paralleli. Calcola una formula,
Fc= m ὠ2 R è un prodotto vettoriale
-
La forza centripeta all’equatore è maggiore.
Figura 14, pag.79
Alla latitudine maggiore il vettore deve essere scomposto: Fcn è minore perché cateto
F centrifuga
F gravitazionale
Motivazioni del moto di rotazione: non ce ne sono. Quale forza può spiegare il moto di rotazione?
MOTO DI RIVOLUZIONE
rotazione della terra non intorno al proprio asse.
È lungo.
[Copernico, Keplero, Newton]
La terra ruota da ovest a est attorno al sole.
L’equatore celeste è l’equatore della terra, in cui disegniamo la nostra orbita.
Tutto ciò che vediamo è apparente: non è il sole che si muove ma la Terra.
Il sole è a 8 minuti luce dalla terra.
La stella polare è fissa sull’asse.
Eclittica: moto apparente del sole sulla sfera celeste (quella vera è quella della terra.
Orbite: successione di punti, una traiettoria.
Le LEGGI DI KEPLERO [PAG. 32]
PRIMA LEGGE DI KEPLERO
I pianeti descrivono orbite ellittiche, quasi complanari, aventi tutte un fuoco comune in cui si trova il Sole.
Quando parliamo di rivoluzione parliamo di moto di rotazione dei pianeti attorno a un fuoco
Le orbite sono quasi complanari: possono essere contenute quasi nello stesso piano. Plutone non ha un
orbita complanare ma adesso non fa parte del sistema solare perché è trans nettuniano.
L’orbita terrestre è poco ellittica ma esistono i fuochi :
orbita ellittica:
- Asse maggiore in cui c’è il sole su uno dei due fuochi
- Asse maggiore.
Essendo il sole su uno dei due fuochi, la distanza dal Sole non è costante:
esisteno due punti.
PERIELIO: vicino al soleminima distanza dal sole
AFELIO: momento in cui è più distante massima distanza
Non c’è molta distanza perché orbita non molto ellittica
[valido per tutti i pianeti]
L’unità astronomica (unità di misura di distanza astronomica)
SECONDA LEGGE DI KEPLERO
Velocità del pianeta sull’orbita non è costante:
Il raggio vettore che unisce il centro del sole al centro del pianeta percorre aree uguali in intervalli di tempo
uguali.
S1
P2 Raggio vettore percorre una superficie di cui si può conoscere A
2
afelio
1
perielio
S2
P1
IPOTESI: A1 = A2
Queste aree vengono percorse nello stesso tempo: come fa a percorrere lo stesso arco di corda sotteso?
Arco P1P2 ≠ Arco S1S2
Per percorrere P1P2 deve avere velocità maggiore rispetto all’arco S1S1=> V1 ≠V2; V1>V2
Il pianeta sull’orbita non ha velocità costante ma accelera in corrispondenza del Perielio (nelle vicinanza) e decelera e
raggiunge la sua minima velocità quando è in Afelio.
Rimane una legge sperimentale: Keplero descrive ma non spiega il moto dei pianeti.
40 anni dopo Newton : legge di conservazione universale.
Se noi vediamo che il ribaltamento della concezione da geocentrica a eliocentrica a causa delle masse,
è chiaro che il centro di massa è verso il corpo che ha massa maggiore e quindi nel Sole: tutti i pianeti che
ruotano intorno al centro di massa, ruotano attorno al sole.
Il centro di massa Terra- Luna è nella Terra.
Le orbite vengono descritte per forze che agiscono:
- attrazione gravitazionale del Sole sulla Terra
- reciprocità delle interazioni.
Vettori tra terra che ruota: F centripeta e F attrazione dell’orbita.
La terra si muove perché altrimenti cadrebbe nel sole.
CAUSA:interazione tra massa del sole e della terra. È la massa che si muove in un campo gravitazionale.
Quando si riduce la distanza aumenta la velocità:
l’unico modo del pianeta di mantenere le proprie caratteristiche è quello di aumentare la propria velocità di
rotazione. Quando entra nel perielio aumenta la velocità.
TERZA LEGGE
Parla dei tempi di rivoluzione e distanza dei pianeti
I quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite sono proporzionali ai cubi delle loro
distanze medie dal Sole.
Il rapporto tra t2 e d3 è costante e sono direttamente proporzionali: maggiore è il tempo di rivoluzione,
maggiore è la distanza del pianeta.
I pianeti più esterni hanno un tempo di rivoluzione maggiore.
Perché nettuno è il più lento? Perché è più distante, risente molto meno della F gravitazionale del Sole.
Mercurio è veloce e quindi impiega meno.
Terra ha v media di 30 km/s.
Il moto di rivoluzione della terra ha prove e conseguenze:
PROVA
- Spostamento apparente degli altri corpi: l’uomo si accorge che cambia la rappresentazione dei
corpi celesti. La stella è fissa ma il sole proietta la sua immagine
- Durante l’anno il sole non nasce dalla stessa parte: NE, SE, a seconda della posizione che assume
sull’orbita.
-
-
L’asse del mondo, che è quello terrestre passa per la stella polare
Piano dell’equatore celeste: ci sono quindi un emisfero nord celeste e un emisfero sud terrestre
Meridiani celesti passano per poli celesti perpendicolari a equatore: meridiano fondamentale deve
passare per gli equinozi: per calcolare la posizione di un astro bisogna avere riferimenti celesti, non
terrestri.
La latitudine diventa la declinazione: distanza angolare
La longitudine diventa l’ ascensione retta: distanza angolare
CONSEGUENZE DEL MOTO DI RIVOLUZIONE TERRESTRE
Diversi approcci:
geometrici
legati alle scienze
la terra offre l’alternarsi delle stagioni:
ZONE ASTRONOMICHE DELLA TERRA: calore distribuito in modo costante e interagiscono con temperatura
climatologica.
Equinozi non sono due momenti qualsiasi
Di primavera: 21 marzo
Di autunno: 23 settembre
Dov’è la terra sull’orbita e l’equatore?
Equatore è inclinato rispetto al piano dell’orbita perché perpendicolare all’asse che è inclinato rispetto
all’orbita.
Ottica:pensare alla sfera celestre, porsi al centro, disegnare l’equatore terrestre che diventa celeste (divide
emisfero nord- sud celeste), attorno a cui ruotano le stelle, anche il sole ( ha moto apparente: è la Terra che
ruota e assume posizioni diverse rispetto al fuoco solare).
Movimento apparente del sole :ECLITTICA (su questo piano avvengoni le eclissi.
L’eclittica ha un’inclinazione diversa rispetto alla perpendicolare all’orbita di 23° 27’: il sole gira intorno e
sta un po sopra e poi scende, passando per l’equatore.
I punti di intersezione sono gli EQUINOZI.
Ci sono due momenti in cui il sole e l’equatore della terra sono sullo stesso piano.
Se la terra fosse perpendicolare alla sua orbita ci sarebbe una sola stagione.
L’asse terrestre è inclinato di 66° 33’ rispetto alla sua orbita.
(i tropici sono 23° 27’)
Pag. 84.
Circolo polare artico
Tropico del cancro
Equatore
Tropico del capricorno
Circolo polare antartico
Il sole sale fino alla massima culminazione nel tropico del cancro, il 21 giugno,
poi cala e torna all’equatore (sullo stesso piano) equinozio d’autunno
il sole scende e va a sud: massima culminazione a sud nel tropico del capricorno, 22 dicembre, solstizio
d’inverno.
I circoli polari non vedono mai il sole: il sole non arriva allo zenit.
Raggi perpendicolari all’equatore: nelle altre zone, angolature diverse.
Il circolo d’illuminazione passa per i poli
Equinozio: dì e notte valgono 12 ore, ma non si riceve lo stesso calore perché l’inclinazione del raggio
diminuisce.
L’equatore è sempre tagliato a metà.
Andando a nord e sud le 12 ore diminuiscono.
Quando il sole è allo zenit, al tropico del cancro iniziano 6 mesi in cui il sole ha la massima culminazione al
nord. Il sud non percepisce il sole circolo d’illuminazione tangente al circolo polare artico.
Parte molto illuminata è la parte nord, emisfero boreale ha una piccola parte in cui entra al buio.
Il polo sud ha la grande notte, d’ più buio della notte.
Il sole sorge sempre a nord e mai a sud. I giorni di buio totale sono pochi grazie ai fenomeni di rifrazione:
bassa luce crepuscolare.
Poi equinozio: sole allo zenit a sud.
Solstizio invernale: per noi inizia l’inverno, per l’astronomia finisce l’inverno.
perpendicolare a equinozi sono solstizi.
Poi linea apsidi
Eclittica: moto apparente del sole sull’orbita terrestre
equinozio
solstizi
afelio
perielio
solstizio invernale: perielio, terre veloce
solstizio estivo: afelio, terra lenta
se cambia la linea degli equinozi : cambia la direzione, eccentricità dell’orbita, direzione, il piano
tutti i pianeti, la luna e il sole, influiscono nel cambiamento dell’asse terrestre perché la Terra è gonfia
all’equatore.
Sole: c gravitazionale maggiore
Luna: più vicina
Pianeti
Cercano di portare l’asse perpendicolare all’orbita.
Ma la terra si muove e si oppone a queste forze: quindi risultate tra chi cerca di spostare l’asse e la forza
terrestre.
L’asse terrestre in 26 mila anni disegna un doppio cono: l’asse si ribalta: recessione unisolare.
in senso orario
la terra ruota in senso antiorario: ogni anni c’è una precessione equinoziale di 20 minuti.
Perché L’ANNO SOLARE è Più BREVE DI QUELLO SIDEREO?
Perché l’anno solare si basa su due equinozi o solstizi successivi.
Punto opposto allo zenit: NAVIR
Zenit: massima culminazione dei raggi sul meridiano del luogo e raggi perpendicolari
PROVE DEL MOTO DI RIVOLUZIONE
- Analogia con altri pianeti
- Effetto di parallasse su una stella: si prende come riferimento una stella, che si vede in un punto
diverso per lo spostamento dello spettatore. (avvicinando maggiormente la penna agli occhi,
l’effetto è maggiore).
- Osservando la stella si vede la posizione apparente e non assoluta perché dal momento in cui la
stella emette una luce a quando arriva sulla terra, la terra si è spostata in avanti. Per determinare la
posizione reale della stella bisogna costruire un parallelogramma: la diagonale è la posizione
apparente, una base è l’asse ottico (velocità della luce) e l’altro rappresenta la velocità
dell’osservatore.[immagine 21, pag 83]
- Costellazioni dello zodiaco: mensilmente alle spalle del sole c’è una costellazione diversa a seconda
della posizione della terra. È stato mantenuto il calendario dello zodiaco anche se oggi si sa che non
è vero perché la terra è sottoposta a moti millenari che incidono su piano dell’orbita, linea degli
absidi.
MOTI MILLENARI
Dovuti al fatto che:
- La Terra è circondata da pianeti e in particolare dalla Luna e dal Sole.
- La terra ha un rigonfiamento polare, che la espone ai cambiamenti gravitazionali del Sole e della
Luna, che cercano di far coincidere l’equatore della terra con quello della sua orbita, per far
diventare perpendicolare l’asse all’orbita. Questo non avviene perché la terra si oppone con la sua
rotazione e velocità. La risultante delle forze: [pag.87] l’asse terrestre disegna in 26 mila anni un
doppio cono in senso orario: adesso la stella polare è a 1° (direzione del nostro asse: SO-NE). Dopo
13 mila anni, l’asse ha una direzione SE-NO, con riferimento a Vega e non più alla stella polare.
Non c’è moto regolare: c’è oscillazione. [i corpi sono sospesi nel vuoto, tenuti da campi
gravitazionali).
Le linee degli equinozi:
linea dei solstizi
linea degli absidi.
Si sposta la linea degli equinozisi sposta la linea dei solstizi.
Se l’asse cambia di direzione in senso ORARIO, fa cambiare la posizione dell’equatore (perché
perpendicolare all’asse) in modo che la linea dell’equatore. Quindi si spostano anche i punti di intersezione
tra l’eclittica e l’orbita, la linea degli equinozi e quindi anche quella dei solstizi.
Ogni anno il punto equinoziale si raggiunge un po’ prima: ogni anno la terra raggiunge l’equinozio di
primavera 20 min prima.
Per dare il tempo reale di rivoluzione si prende come riferimento le stelle.
Anno solare: Due equinozi o due solstizi rispetto al sole: è più breve di quello sidereo.
I 20 min sono risultato di altre forze: in 21 mila anni avviene la formazione del cono ma la Luna e il sole
cercano di far spostare l’orbita nello spazio e cambiare la direzione del piano in cui ruota la terra. È come se
ci facessero girare la linea degli absidi in senso antiorario: siccome la linea degli absidi si sposta in senso
antiorario e quella degli equinozi si sposta in senso orario, lo spostamento avviene in 21 mila anni.
ELENCO DEI MOTI MILLENARI
- Moto di precessione lunisolare: doppio cono descritto in 26 mila anni con base non circolare.
- Cambiamento di direzione della linea degli absidi: migrazione della linea che fa cambiare la
direzione
-
Variazione dell’eccentricità dell’orbita: più o meno ovale: si fa misurando la distanza dal centro
occupato dal sole, dividendolo per l’asse maggiore. Cambia nel tempo perché la linea degli absidi
campia.
- Inclinazione dell’asse: cambiamento dell’angolo formato tra la perpendicolare all’orbita e l’asse
che può oscillare tra 24 e 21 (ora: 23° 27’)
ANNO SOLARE è Più BREVE perché TIENE CONTO DELLA PRECESSIONE LUNISOLARE E DELLA PRECESSIONE
DEGLI EQUINOZI.
Siamo sempre in anticipo.
STAGIONI
Le stagioni astronomiche sono scandite da quello che abbiamo detto.
Le stagioni meteorologiche:
quando c’è il solstizio e il sole è allo zenit: il sole inizia a calare.
Per convenzione la primavera inizia al mese di marzo.
IL TEMPO
Giorno solare e sidereo: la differenza (4 minuti) è conseguenza del moto di rivoluzione[pag. 98]
Giorno sidereo, osservando la stella polare allo zenit: 23° 56’ 4’’
Giorno solare: sole allo zenit: dopo una rotazione la terra si è spostata lungo l’orbita, nel punto P la terra
non è più allo Zenit. Quel tratto in più è solitamente 4 minuti.
Quando la terra è in perielio:in 23° 56’ la terra percorre un tratto in più perché più veloce.
quando la terra è in afelio: in 23° 56’ la terra percorre un tratto in meno perché più lenta.
La terra non ha velocità costante e quindi percorre un tratto di orbita diversa.
ORIENTAMENTO
- Con il sole: sorge a est
- Con la stella polare: a nord
- Con la bussola
- Con il muschio a nord
FUSO ORARIO
360 gradi, 24 ore: terra divisa in 24 fusi
Fuso 0: stessa ora convenzionalmente: Greenwich.
Fuso 1: passa vicino all’Etna: aumenta in senso antiorario.
Sull’antimeridiano di Greenwich sono 12 ore in più.
Andando da est a ovest (da America a Cina):
LINEA DEL CAMBIAMENTO DI DATA: cade nel pacifico
Col moto di rotazione aumento la data