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LA TERRA
La forma
In discussione fu da sempre la forma della terra; in antichità si pensava che fosse piatta, solo Pitagora nel V secolo a.C. superò questa concezione affermando che fosse sferica. L’idea della forma piatta fu ripresa però nell’alto medioevo; Galileo ne studio la forma e arrivo a dimostrare la sua sfericità, Newton invece asserì che la forma fosse all’incirca ellittica.
Osservando l’orizzonte, l’area che riusciamo a vedere è limitata ad una linea che è quasi circolare, questa linea è chiamata orizzonte sensibile. La curvatura della superficie terrestre è dimostrata appunto dalla comparsa o scomparsa di un oggetto all’orizzonte, dalla gravità che agisce radicalmente, dalla somiglianza con gli altri pianeti, dai viaggi di circumnavigazione.
Oggi la sfericità del nostro pianeta è documentata dalle fotografie satellitari; non risulta però una sfera perfetta in quanto lo sarebbe se fosse immobile, ma il movimento di rotazione ha fatto si che si schiacciasse ai poli e si rigonfiasse all’equatore.
La terra è quindi uno sferoide o meglio un ellissoide di rotazione; ma considerando le varie accidentalità superficiali che presenta la terra (le quali rappresentano circa 1/600 del raggio terreste e che sono quindi insignificanti) è definita propriamente come geoide, ovvero quel solido in cui la superficie è perpendicolare in ogni suo punto alla direzione del filo a piombo. La sua superficie è equipotenziale (è uguale il lavoro per portare un punto dalla superficie all’infinito): variando quindi la distanza dal centro varia anche la gravità (diminuzione della gravità nella zona equatoriale perché all’Equatore la forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre e normale all’asse di rotazione della Terra contrasta la forza gravitazionale, a mano a mano che si sale verso i poli la forza centrifuga contrasta la gravità solo con una sua componente = la gravità aumenta fino ai poli, dove la forza centrifuga è nulla).
Le dimensioni
Sin dall’antichità si cercò di misurare la terra; sorprendentemente Eratostene con una semplice proporzione calcolò la lunghezza della circonferenza terreste (eratostene: 39375 km) sbagliandosi di solo 634 km rispetto alla misura attuale. La sua misurazione rimase invariata per circa 19 secoli fino a quando J. Picard non ne effettuò una migliore.
Dalle più recenti misurazioni astrogeodetiche risulta che:
raggio equatoriale = 6378,16 km – raggio polare = 6356,78 km – la loro differenza è detta schiacciamento polare e ci dice quindi che il semiasse polare è più corto di circa 1/298 di quello equatoriale.
La definizione storica di metro è che il metro è la 40 milionesima parte del meridiano terrestre; il nuovo metro “più rigoroso” è approssimato alla distanza percorsa nel vuoto dalla luce (monocromatica di un laser a elio-neon) in 1/300000000 di secondo circa (1/299 792 458).
Le coordinate geografiche e celesti
L’equatore è la linea immaginaria che individua la circonferenza massima della sfera terrestre e la divide in due emisferi [meridionale / australe – settentrionale / boreale].
I piani paralleli al piano individuato dalla linea equatoriale sono chiamati paralleli e chiaramente in prossimità dei poli sono sempre più piccoli (paralleli di grado = 178 + 2 punti ai Poli); invece se tagliamo la terra in tanti piani contenti l’asse determiniamo tanti circoli massimi di uguale dimensione e passanti per i poli, essi sono chiamati meridiani (meridiani di grado (semicirconferenze) = 360° e si usa chiamare l’altra metà di un meridiano antimeridiano).
L’intersezione tra meridiani e paralleli, che sono infiniti, forma il reticolo geografico (formato da trapezi e triangoli sferici).
Per definire la posizione assoluta di un punto sulla superficie terrestre c’è bisogno di determinare:
► Latitudine: è la distanza angolare di un punto dall’equatore.
► Longitudine: è la distanza angolare di un punto da un determinato meridiano. Il meridiano iniziale è quello di Greenwich (Londra).
► Declinazione celeste: è la distanza angolare tra l’astro considerato e il piano dell’equatore celeste.
► Ascensione retta: è la distanza angolare dall’astro dal meridiano celeste che passa per il punto di ariete, scelto come meridiano iniziale sulla sfera celeste.
► Altitudine o quota: è la distanza in metri dal livello del mare.
I movimenti
► Moto di rotazione
E’ il moto che compie intorno al proprio asse da Ovest verso Est, cioè in senso inverso all’apparente moto diurno della sfera celeste e del sole; la durata di tale moto è un giorno sidereo (durata effettiva = 23h 54m). il moto avviene con la medesima velocità angolare e con velocità lineare variabile con la latitudine, come la forza centrifuga, responsabile della diminuzione della gravità e del rallentamento della rotazione terrestre annuale di 2 millesimi di secondo. Questo fenomeno è collegato all’influenza lunare che causa le alte e le basse maree perché essa da una parte si oppone al trascinamento e rallenta la rotazione terrestre e dall’altra riceve un’accelerazione sulla sua orbita. Tra 4 miliardi di anni la Luna e la Terra avremo rivoluzione della Luna e rotazione della Terra uguali.
Prove della rotazione:
Una prima prova si può desumere dall’apparente spostamento diurno dei corpi celesti da est a ovest, ciò può essere spiegato sia con un movimento di rotazione degli astri intorno alla terra sia con un movimento in senso contrario cioè da ovest verso est della terra su se stessa.
Semplicemente la rotazione può essere provata in analogia con gli altri pianeti.
Attraverso la caduta libera di un corpo, Guglielmini osserva che un corpo lasciato cadere da una certa altezza devia la verticale del punto di partenza e giunge sul suolo spostato verso est, risente cioè della rotazione terrestre perché mantiene la stessa velocità lineare di rotazione del punto da cui cade che è maggiore di quella al suolo.
Inoltre anche l’esperienza di Foucault è esplicativa riguardo la rotazione infatti, osservando l’oscillazione di un pendolo si nota che esso traccia oscillazioni diverse come se ruotasse in senso orario intorno ad un asse verticale, in realtà a ruotare i senso antiorario è il pavimento che segue il movimento di rotazione terrestre perché il piano di oscillazione del pendolo si mantiene fisso nello spazio in un sistema di riferimento inerziale.
In fine possiamo considerare anche la variazione dell’accelerazione di gravità con la latitudine, infatti tale variazione è conseguenza della forza centrifuga dovuta al movimento di rotazione.
Conseguenze della rotazione:
Lo spostamento della direzione dei corpi in moto; secondo Ferrel: “a causa della rotazione terrestre un corpo qualsiasi che si muove liberamente sulla terra viene deviato dalla sua direzione iniziale verso destra se si trova nell’emisfero boreale, verso sinistra se si trova in quello australe, si troverà dunque in anticipo se si dirige verso i poli e in ritardo se va verso l’equatore”; questa forza deviante che è soltanto apparente è denominata forza di Coriolis.
La conseguenza della rotazione più evidente è l’l’alternarsi del dì e della notte.
► Moto di rivoluzione
E’ il moto che la terra compie descrivendo un orbita ellittica intorno al sole in senso antiorario; l’orbita descritta dalla terra è un’ellisse pochissimo schiacciata [e = 0,017], la sua lunghezza è di 940 km e il tempo impiegato a compierla è un anno sidereo (durata effettiva = 365g 6h). essendo il baricentro del sistema Sole-Terra interno al Sole, la rivoluzione terrestre è assimilabile al moto che essa percorrerebbe se si muovesse intorno al Sole.
Prove della rivoluzione:
-le diverse posizioni che il Sole sembra assumere sull’Eclittica in relazione alle 12 costellazioni dello Zodiaco si possono spiegare o tramite un moto apparente del Sole intorno alla Terra o con il moto reale della Terra intorno al Sole.
Ovviamente si può considerare l’analogia con gli altri pianeti per i quali si è potuto osservare un complesso movimento intorno al sole.
Inoltre la periodicità annua di alcuni gruppi di stelle cadenti indica che la terra si muove nello spazio descrivendo un’orbita tale che passi periodicamente attraverso stesse regioni in cui sono presenti sciami di materia cosmica.
Importante è anche il fenomeno dell’aberrazione della luce proveniente dagli atri, se infatti guardiamo un astro non dobbiamo puntare il telescopio nella direzione vera della stella ma in una direzione leggermente inclinata nello stesso verso del moto di rivoluzione; questo perché mentre la luce della stella percorre l’asse ottico del telescopio noi ci spostiamo nello spazio insieme alla terra seppure di poco.
Conseguenze della rivoluzione:
Per la presenza dell’atmosfera e a causa dei fenomeni di rifrazione e riflessione dei raggi solari assistiamo al passaggio graduale tra zona d’illuminazione e d’ombra: il crepuscolo e l’alba aumentano la zona illuminata sul globo (sulla Luna invece il passaggio è brusco).
Lo spostamento intorno al sole e l’inclinazione con cui la terra si sposta determina diverse durate del dì e della notte (se l’asse fosse perpendicolare infatti avremmo un’equa divisione di periodi di luce e di buio nel corso della giornata), i punti in cui le durate del giorno e della notte sono uguali sono gli equinozi [21 marzo e 23 settembre]; i punti di massima differenza di durata giorno notte sono i solstizi: il giorno è più lungo della notte nell’emisfero boreale il 21 giugno ed è più corto della notte il 22 dicembre; mentre il giorno nell’emisfero australe è più lungo della notte dal 22 dicembre e più corto dal 21 giugno. La linea dei solstizi e degli equinozi (perpendicolari tra di loro) non coincidono con la linea degli apsidi, ovvero la congiungente tra afelio e perielio.
Ci sono dei punti terrestri però in cui la luce solare a causa dello spostamento e dell’inclinazione della terra hanno sei mesi di giorno [fenomeno del sole di mezzanotte] e sei mesi di notte, essi sono i poli.
In base al diverso riscaldamento della terra, cioè a come i raggi solari colpiscono la terra che è inclinata, vengono determinate le stagioni astronomiche e le zone astronomiche.
Intorno all’ equatore c’è la zona torrida; le zone polari sono quelle in prossimità dei poli terrestri; comprese tra queste zone vi sono le zone temperate, quella australe tra il tropico del capricorno e il circolo polare antartico e quella boreale tra il tropico del cancro e il circolo polare artico. Anche se causa principale, le stagioni astronomiche non coincidono con quelle meteorologiche, che cominciano precisamente con il primo giorno del mese in cui avviene il solstizio o l’equinozio. L’atmosfera ritarda la nostra percezione del cambio di stagione.
► Moti millenari
sono delle perturbazioni dei due movimenti principali dovuti alla differente azione gravitazionale che i corpi celesti esercitano nel tempo sul nostro pianeta.
Inoltre sono da ricordare il moto di traslazione che attua insieme agli altri pianeti e la partecipazione al moto di recessione della galassia cioè all’espansione dell’universo.
Il moto di precessione luni-solare o doppio-conico.
La luna e il sole esercitano una forza che tende a far coincidere il piano dell’equatore con il piano dell’orbita, cioè a raddrizzare l’asse terrestre; ma a ciò si oppone la rapida rotazione della terra; la diversa interazione luna sole terra determina delle oscillazioni chiamate nutazioni. Questo moto dura in media 26000 anni e 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 [precessione degli equinozi]; allo stesso modo si muove anche la linea dei solstizi che è perpendicolare a quella degli equinozi.
Inoltre l’orbita della terra si muove assumendo nel tempo posizioni diverse rispetto al sole. Immaginando di vederlo dal polo nord celeste, il movimento è antiorario e perciò la linea degli aspidi va incontro alla linea degli equinozi abbreviando il periodo della precessione [da 26000 a 21000 anni].
Altri movimenti millenari sono la variazione dell’eccentricità dell’orbita, ossia la variazione del rapporto tra la distanza del sole dal centro dell’orbita e la lunghezza del semiasse maggiore di questa ultima che va da 0,05 a 0,003 in 92.000 anni.
Da sottolineare c’è anche la regressione della linea dei nodi : è una perturbazione del moto di rivoluzione della luna intorno alla terra prodotta dall’attrazione del sole. La linea dei nodi è la linea di intersezione tra il piano dell’orbita lunare e il piano dell’orbita terrestre; essa non rimane fissa nello spazio ma si va spostando continuamente, ruota in senso orario con periodo 18,6 anni.
In fine ricordiamo il mutamento dell’inclinazione dell’asse terrestre, ossia la variazione dell’angolo che l’asse di rotazione della terra forma con la perpendicolare al piano dell’orbita. Attualmente l’angolo è di 23° ma va da 21° a 24° nel giro di 40.000 anni.
Unità di misura del tempo
Bisogna distinguere tra giorno sidereo (23h, 56m, 4s) e giorno solare: il primo indica il periodo di tempo necessario alla terra per tornare esattamente nella posizione di partenza; il secondo (24h) è misurato in riferimento al periodo necessario per tornare nella stessa posizione rispetto al sole dopo un giro completo, ma dal momento che durante il moto rotatorio la Terra si muove anche sull’orbita e si sposta rispetto alla posizione iniziale, essa dovrà percorrere una distanza supplementare di 4 minuti per completare il giro. Dal momento che la velocità lineare del moto cambia a seconda della vicinanza all’afelio o al perielio, si adotta come unità convenzionale il giorno solare medio, di 24h precise, e di conseguenza si stabilisce il secondo come l’86000° parte del giorno solare medio.
I periodi di rivoluzione sono anch’essi 2: anno tropico o anno solare. Il primo è la durata effettiva della rotazione (365g6h8m10s) mentre il secondo è l’intervallo tra due equinozi o due solstizi dello stesso nome (365g5h48m46s) ed è20 minuti più breve dell’altro perché ogni anni gli equinozi o i solstizi avvengono un po’ prima che la terra abbia completato a sua rivoluzione. Non potendo utilizzare una misura così frammentata, si è stabilito l’anno civile della durata di 365 giorni (366 ogni 4 anni per recuperar le 6 ore). Su questo anno si basano i calendari.
Tempo vero, civile e fusi orari
Il sole impiega 4 minuti per passar da un meridiano all’altro e un’ora per passare sopra 15. L’ora vera è dunque inadatta per regolare i rapporti tra gli abitanti dello stesso stato. E’ stata per questo adottata l’ora nazionale, ovvero quella passante per il meridiano della capitale. Il tempo civile è quello del meridiano al centro di un fuso orario, 24 divisioni immaginarie del globo. Alcuni fusi orari sono disegnati in modo da seguire i confini di stati che, magari solo per un pezzo, escono da un fuso e entrano in quello successivo. Stati grandi come il Canada o gli USA hanno rispettivamente 5 e 7 orari diversi perché si estendono per 5 e 7 fusi orari. Fondamentale è la linea del cambiamento di data. Essa divide 2 zone con lo stesso orario ma di 2 giorni diversi: se si va verso Est si ripete la data del giorno appena passato, se si va verso Ovest si sposta avanti la data al giorno successivo.
Fonte: http://unitiresistiamo.altervista.org/Terra.doc
Sito web da visitare: http://unitiresistiamo.altervista.org
Autore del testo: non indicato nel documento di origine
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