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LA FORMA DELLA TERRA

La forma approssimativamente sferica della Terra può essere dimostrata con alcune prove fisiche, valide prima che l’Uomo osservasse la Terra dallo Spazio:

1 - Avvicinamento di una nave al porto, osservata con il cannocchiale;

2 - Forma dell’ombra durante le eclissi lunari;

3 - L’orizzonte visibile diventa sempre più esteso quanto

è più alto il punto di osservazione

Nel 1671 l’astronomo francese Richter fu inviato presso l’Isola della Cayenna: osservò che il suo orologio a pendolo perdeva, avvicinandosi all’Equatore, circa 2’ e 30’’ al giorno. La forza di gravità, che determina le oscillazioni del pendolo, doveva essere minore avvicinandosi all’Equatore, in quanto i punti della superficie terrestre sono più lontani dal centro.

Nel ‘700 due spedizioni provarono l’esistenza dello schiacciamento dell’ellissoide ai Poli. La lunghezza dell’arco di meridiano corrispondente ad un angolo di 1° è maggiore vicino ai Poli che all’Equatore, se la forma è quella di un’ellisse.

Il suo polare della Terra è 6.356 km e quello equatoriale di 6.378 km. Lo schiacciamento polare è attribuibile alla forza centrifuga della rotazione terrestre, che deforma plasticamente la Terra.

TERRA PIATTA, TERRA SFERICA, TERRA ELLISSOIDICA

Calcolando la lunghezza dell’ombra e conoscendo l’altezza della colonna, si calcola l’angolo ϑ.

La proporzione è ϑ : 360° = (4400): X

Da cui X = 360°/ ϑ x (4400)

ϑ = 7.2° X = 50 x (4400) = 220.000 stadi 1 stadio = 185 m

LA MISURA DELLA CIRCONFERENZA TERRESTRE: ERATOSTENE (300 a.C.)

I MOVIMENTI DELLA TERRA: ROTAZIONE E RIVOLUZIONE

Molti fenomeni osservabili dall’uomo dipendono dai movimenti della Terra. I maggiori

fra questi fenomeni sono:

l’alternanza del giorno e della notte

le stagioni.

LA ROTAZIONE TERRESTREIl movimento della Terra attorno al proprio asse polare viene

chiamato rotazione.Il verso della rotazione terrestre è antiorario se guardato dall’asse

sopra al polo Nord.L’esperimento con cui Leon Foucault ha dimostrato la rotazione

della Terra è stato realizzato circa 150 anni fa. Facendo oscillare unpendolo esattamente sopra il Polo Nord, il suo piano di oscillazione non varia nel tempo, mentre la Terra continua il suo moto di rotazione in senso antiorario. All’osservatore che si muove insieme alla Terra, sembra invece che sia il pendolo a ruotare nel verso opposto, in senso orario.

Gli abitanti dell’emisfero australe vedono invece ruotare il pendolo in senso antiorario.

Il pendolo di Foucault nel Pantheon di Parigi impiegava circa 31 ore e 45 minuti per compiere una rotazione completa, mentre al Polo Nord 24 ore esatte.

L’entità della rotazione oraria del piano di oscillazione del pendolo varia in rapporto al seno della latitudine secondo la formula:

d = (15 sen L)°

d = gradi di rotazione oraria

L = latitudine

LA DURATA DEL GIORNOL’alternarsi del giorno e della notte è causato dal moto di rotazione della Terra che avviene attorno ad un asse passante per i poli Nord e Sud inclinato di 23,5° rispetto alla perpendicolare del piano orbitale, l’eclittica. La durata dell'intero periodo viene definita giorno e può essere espressa secondo due metodi diversi:Giorno siderale - Intervallo di tempo fra due successivi passaggi di una stella al meridiano e dunque dopo due allineamenti della Terra con la stella. Dura 23 ore 56 minuti e 4 secondi. Giorno solare - Periodo compreso fra due transiti consecutivi del Sole al meridiano e dunque dopo due allineamenti con esso. Dura 24 ore.

La differenza fra i due è una conseguenza del contemporaneo moto orbitale del nostro pianeta, che dopo aver compiuto un giro attorno a se stesso, si è nel frattempo spostato facendo quindi variare anche la direzione lungo la quale vediamo il Sole.

L’ORIENTAZIONE DELL’ASSE DI ROTAZIONE CAMBIA NEL TEMPO: LA PRECESSIONE

La precessione è un fenomeno di meccanica celeste che provoca la lenta oscillazione dell'asse di rotazione di un pianeta (in particolare della Terra). La ragione è la stessa per cui una trottola, messa in rotazione con l'asse inclinato rispetto alla verticale, oltre a ruotare su se stessa, compie un moto più lento che porta il suo asse di rotazione a spostarsi in modo da descrivere un cono.

Se non ci fosse la Luna, la Terra manterrebbe fisso il suo asse di rotazione, il quale è inclinato di 23.5° rispetto al suo piano orbitale (detto eclittica) e che, come noto, punta circa verso la stella polare. In realtà, proprio a causa della sua rotazione, la Terra non è una sfera perfetta ma risulta rigonfiata attorno all'equatore, assumendo una forma di ellissoide.

Dato che il rigonfiamento equatoriale terrestre è inclinato rispetto all'eclittica di 23.5°, esso non è rivolto direttamente verso la Luna. Pertanto la gravità lunare ha l'effetto di tentare di raddrizzare l’asse terrestre.

Su scale di tempo dei millenni, ciò ha l’effetto netto di far ruotare il suddetto asse di rotazione, facendogli compiere un moto conico con periodo di 25800 anni.

L’ORIENTAZIONE DELL’ASSE DI ROTAZIONE CAMBIA NEL TEMPO: LA PRECESSIONE

L’asse terrestre descrive unmovimento in senso antiorario, formando un cono ampio 47° in un periodo di 25.800 anni. L’inclinazione dell’asse rimane fissa (a parte in caso di terremoti di Magnitudo >9).

La stella alla quale punteràl’asse uscendo dall’emisfero Nord non sarà sempre la Stella Polare.

Durante il moto di precessione, l’asse terrestre subisce delle oscillazioni che descrivono una traiettoria sinusoidale: questi moti secondari vanno sotto il nome di nutazione.

L’ORIENTAZIONE DELL’ASSE DI ROTAZIONE CAMBIA NEL TEMPO: LA NUTAZIONE

Oltre alla precessione la Luna è anche causa della nutazione, che provoca un moto oscillatorio di breve durata sovrapposto alla precessione stessa.

La causa sono sempre gli effetti gravitazionali lunari sul rigonfiamento equatoriale terrestre, ma in particolare la nutazione è dovuta alla non complanarità tra il piano orbitale della Luna e l'eclittica, che fa sì che l'attrazione della Luna non si eserciti sempre nella stessa direzione.

In particolare, la linea di intersezione tra i due piani orbitali (linea dei nodi) si sposta nello spazio percorrendo un moto della durata di 18,6 anni, per cui la nutazione ha la medesima periodicità.

IL MOTO DI RIVOLUZIONE

Il movimento orbitale della Terra attorno al Sole viene detto “rivoluzione”.

Il Periodo di rivoluzione, o anno, è il tempo impiegato dalla Terra a completare un giro attorno al Sole.

Il periodo di tempo fra un equinozio di primavera è il successivo dura 365 giorni, 5 ore e 48 minuti.

L’anno del calendario è di 365 giorni esatti, ma dato che ogni 4 anni questa differenza in meno rispetto all’anno tropicale (o tropico) ammonta a 24 ore, si corregge il calendario inserendo il 29mo giorno di febbraio ogni anno bisestile.

LE STAGIONI

Definiamo quattro punti nell’orbita terrestre attorno al Sole:Solstizio d’estateSolstizio d’invernoEquinozio di primaveraEquinozio d’autunno

IL SOLSTIZIO D’ESTATE E IL SOLSTIZIO D’INVERNO

SOLSTIZI ED EQUINOZI

Solstizio d’estate: percorso del Sole più alto e più duraturo. Sole a 90° (zenith) lungo il Tropico del Cancro. Sole esattamente sull’orizzonte al Circolo antartico, e sempre sotto il piano dell’orizzonte al Polo Sud.

Solstizio d’inverno: percorso più basso e meno duraturo. Sole a 90° (zenith) lungo il Tropico del Capricorno. Sole sempre sotto il piano dell’orizzonte al Polo Nord.

Equinozi: Il sole sorge precisamente ad Est e tramonta precisamente ad Ovest: il giorno ha uguale durata della notte. Sole a 90° (zenith) lungo l’Equatore

CLIMA E DIFFERENZA DI DISTANZA AFELIO-PERIELIO

Ci sono due punti opposti dell’orbita terrestre, nei quali la distanza Terra-Sole è massima e minima.Quando è estate nell’emisfero australe il Sole è più vicino (perielio), e quando è inverno nello stesso emisfero australe il Sole è più lontano (afelio). Nell’emisfero Sud dovrebbero esserci estati torride e inverni freddissimi.Ma essendovi nell’emisfero australe più oceani e meno terra, le stagioni sono meno estreme.