Le dimensioni della Terra

3. Il pianeta Terra
Isola di Sakhalin (Unione Sovietica),
1 settembre 1983. Un volo di linea della
Korean Air Lines, con a bordo 289 persone
tra passeggeri e membri dell’equipaggio,
entra, per errore, nello spazio aereo
sovietico e viene abbattuto da un caccia.
Ronald Regan, Presidente degli Stati Uniti
d’America all’epoca del fatto, annuncia al
mondo che, per evitare tragedie come
quella del volo coreano, il GPS – il sistema
di localizzazione degli oggetti sulla
superficie terrestre sviluppato dagli Stati
Uniti per scopi militari – diverrà
disponibile per usi civili non appena sarà
completato. Oggi, a distanza di circa
venticinque anni, il GPS è diventato uno
strumento ampiamente diffuso e utilizzato
in ogni parte del mondo. (K Photos / Alamy)
Dall’astronomia alla geografia astronomica
La Terra vista dallo spazio. (NASA)
La forma della Terra
Il fatto che i raggi di una stella
incidano con angoli diversi sui vari
luoghi della Terra prova che la sua
superficie è curva e convessa.
La forma della Terra
L’orizzonte sensibile limita la
porzione di superficie terrestre che
riusciamo a guardare intorno a noi.
La forma della Terra
Confronto tra la superficie del geoide e quella dell’ellissoide terrestre.
Rispetto all’ellissoide, il geoide si presenta un po’ rigonfio in
corrispondenza dei continenti e leggermente depresso in corrispondenza
degli oceani.
Le dimensioni della Terra
Metodo usato da
Eratostene per la
determinazione della
lunghezza della
circonferenza meridiana
terrestre.
Le dimensioni della Terra
A causa dello schiacciamento polare
della Terra, la lunghezza di archi di
meridiano aventi la stessa ampiezza
angolare (come quelli raffigurati) è
leggermente maggiore ai poli che
all’Equatore
Le dimensioni della Terra
L’ellissoide di rotazione (delimitato da
una linea blu) è il solido geometrico
che di più si avvicina alla vera forma
della Terra.
Le coordinate geografiche
Individuazione dei paralleli e dei meridiani sulla superficie terrestre.
Le coordinate geografiche
Le coordinate geografiche
servono per stabilire la
posizione assoluta dei
luoghi sulla superficie
terrestre. La latitudine del
punto P è data dall’angolo
(ϕ, fi) corrispondente
all’arco di meridiano che
congiunge il punto con
l’Equatore; la sua
longitudine è data
dall’angolo (λ, lambda)
corrispondente all’arco di
parallelo che unisce il
punto con il meridiano di
riferimento.
I movimenti della Terra
La Terra compie un «insieme» di
movimenti.
I movimenti della Terra
Il verso della rotazione terrestre. Osservato dal Polo nord celeste, il nostro
pianeta ruota in senso antiorario. Osservato dal Polo sud celeste (con la
Stella polare dalla parte opposta), il movimento avviene in senso orario.
I movimenti della Terra
La rivoluzione terrestre avviene lungo un’orbita ellittica poco
eccentrica. L’eccentricità dell’orbita varia nei millenni (in giallo la
situazione attuale; in blu la massima eccentricità, in rosso la minima).
Il moto di rotazione
La caduta libera dei corpi, con deviazione dalla verticale del punto di partenza,
dimostra l’esistenza della rotazione della Terra.
Il moto di rotazione
L’accelerazione di gravità
sulla superficie terrestre
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.
Il moto di rotazione
L’esperienza di Foucault.
Il moto di rotazione
A causa della diversa velocità lineare di rotazione dei vari punti della
superficie terrestre, un corpo che si muove sulla Terra viene deviato dalla
sua direzione iniziale (freccia rossa) e sembra descrivere una traiettoria
(freccia verde) spostata verso destra se si trova nell’emisfero boreale,
verso sinistra nell’emisfero australe (legge di Ferrel).
Il moto di rotazione
Il circolo di illuminazione
separa la parte della
superficie terrestre che
guarda verso il Sole da
quella opposta.
Il moto di rotazione
Il fenomeno dei crepuscoli e delle
aurore. 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.
Il moto di rivoluzione terrestre
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.
Il moto di rivoluzione terrestre
Apparenza e realtà degli
spostamenti tra il Sole e la Terra
durante l’anno.
Il moto di rivoluzione terrestre
Il fenomeno dell’aberrazione della
luce stellare. La direzione secondo
cui un osservatore riceve la luce di
una stella è quella della diagonale del
parallelogramma costruito sulla
velocità c della luce e sulla velocità
V con cui l’osservatore si muove
insieme alla Terra.
Il moto di rivoluzione terrestre
Il diverso riscaldamento
dei vari luoghi della
superficie terrestre dipende
dall’inclinazione dei raggi
del Sole.
Il moto di rivoluzione terrestre
Condizioni di illuminazione della Terra nei giorni degli equinozi (21 marzo e
23 settembre).
Il moto di rivoluzione terrestre
Inclinazione dei raggi solari sulla superficie terrestre nei giorni dei solstizi
(21 giugno e 22 dicembre).
Il moto di rivoluzione terrestre
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.
Il moto di rivoluzione terrestre
La rivoluzione della Terra intorno al Sole e le attuali posizioni degli equinozi
e dei solstizi.
Il moto di rivoluzione terrestre
Le zone astronomiche della superficie terrestre.
I moti terrestri con periodi millenari
Il moto doppio-conico (precessione) e le nutazioni dell’asse terrestre sono
dovuti all’attrazione della Luna e del Sole sul rigonfiamento equatoriale.
I moti terrestri con periodi millenari
La precessione degli
equinozi. Il moto
doppio-conico dell’asse
terrestre fa mutare la
disposizione nello spazio
del piano equatoriale
celeste, e quindi
determina la rotazione in
senso orario
dell’intersezione tra tale
piano e il piano
dell’Eclittica, ossia della
linea degli equinozi.
I moti terrestri con periodi millenari
Lo spostamento della linea degli
apsidi.
I moti terrestri con periodi millenari
La variazione dell’eccentricità
dell’orbita modifica l’intensità delle
oscillazioni climatiche dovute alla
precessione degli equinozi. Maggiore è
l’eccentricità, maggiore è la differenza
tra la massima e la minima distanza
della Terra dal Sole e di conseguenza
maggiore è l’effetto della precessione
degli equinozi.
A-B: massima eccentricità (oggi e tra
10500 anni).
C-D: minima eccentricità (oggi e tra
10500 anni).
I moti terrestri con periodi millenari
La variazione dell’estensione dei ghiacciai terrestri nelle epoche glaciali e
nelle epoche interglaciali. A sinistra: circa 20 000 anni fa, al culmine della
glaciazione würmiana. A destra: oggi.
L’orientamento
Nel nostro emisfero il Sole a mezzodì indica la direzione del Sud e
quindi consente di individuare tutti i punti cardinali.
L’orientamento
La bussola consente di individuare
la direzione del Nord magnetico.
L’orientamento
Poiché i poli magnetici terrestri non
coincidono con quelli geografici, l’ago
calamitato della bussola non si dispone
sempre esattamente lungo il meridiano
del luogo. L’angolo fra le due direzioni
è detto declinazione magnetica.
L’orientamento
La rosa dei venti.
L’orientamento
Le coordinate polari (azimut e distanza) consentono di determinare la
posizione relativa dei luoghi posti sul piano dell’orizzonte rispetto al punto in
cui si trova l’osservatore. Con un sistema analogo gli antichi fissavano la
posizione di una stella sulla immaginaria Sfera celeste.
La determinazione delle coordinate geografiche
Determinazione della latitudine
con la Stella polare.
La determinazione delle coordinate geografiche
Determinazione della latitudine mediante l’altezza del Sole sull’orizzonte.
La determinazione delle coordinate geografiche
L’analemma è un diagramma
universale che mette in relazione tre
variabili, espresse in unità indipendenti
dal luogo:
– il giorna dell’anno (la linea rossa);
– la declinazione solare (asse
verticale);
– i minuti di anticipo o di ritardo del
mezzo dì vero rispetto al mezzo
giorno dei nostri orologi.
La determinazione delle coordinate geografiche
Rappresentazione schematica di un
normale teodolite, strumento per la
misurazione degli angoli (orizzontali e
verticali), usato soprattutto per i
rilevamenti geodetici e topografici.
La determinazione delle coordinate geografiche
Il cosiddetto navigatore montato su
un’automobile è un segmento del
Sistema di Posizionamento Globale
basato sulla ricezione di segnali radio
emessi da una «costellazione» di
satelliti artificiali in orbita attorno alla
Terra.
Le unità di misura del tempo
Il tempo che intercorre fra due culminazioni successive del Sole su uno
stesso meridiano (giorno solare) è più lungo del tempo occorrente per
avere due passaggi consecutivi di una stella sullo stesso meridiano (giorno
sidereo).
Le unità di misura del tempo
L’anno sidereo (il ritorno della Terra nel punto T dopo una rivoluzione) è
più lungo dell’anno solare (quando la Terra arriva in T) perché la linea
degli equinozi ruota (di un angolo piccolissimo in senso orario).
Le unità di misura del tempo
Un quadrante solare con «linee orarie
francesi» (corrispondenti alla
suddivisione oraria moderna, per noi
abituale).
Il tempo vero, il tempo civile e i fusi orari
A causa della rotazione
terrestre, l’ora locale, stabilita
riferendosi al Sole, varia con la
longitudine.
Il tempo vero, il tempo civile e i fusi orari
La suddivisione della superficie terrestre nei 24 fusi orari.