LA RAPPRESENTAZIONE DELLA TERRA E LA MISURA DEL TEMPO · I fusi orari sono perciò centrati sui meridiani con longitudine multipla di 15°; i confini delle zone di fuso orario risultano

LA RAPPRESENTAZIONE DELLA TERRA

E LA MISURA DEL TEMPO

Prof.ssa Burgio Lisa Scienze Integrate Ips «M. Carrara» Marzo 2020

Nell’antichità la forma della Terra è stata oggetto di numerose ipotesi. Nonostante la limitatezza degli strumenti di osservazione di allora, già gli antichi svilupparono l’idea che la Terra fosse sferica.

Nel 1610, Galileo Galilei osservò le lune di Giove che ruotavano attorno ad esso. Le descrisse come dei piccoli pianeti che ruotavano attorno ad un pianeta più grande – una descrizione e osservazione che la Chiesa aveva grosse difficoltà ad accettare in quanto era in contrasto con il modello geocentrico, dove tutto ruotava attorno alla Terra . Queste osservazioni mostravano che gli altri pianeti fossero tutti sferici e che orbitassero attorno al Sole. Un pianeta piatto (il nostro o qualsiasi altro pianeta) sarebbe una osservazione incredibile, che andrebbe contro tutto quello che sappiamo sui pianeti e su come si comportano. Cambierebbe non solo tutto quello che sappiamo sulla formazione dei pianeti, ma anche sulla formazione delle stelle – il Sole dovrebbe comportarsi in maniera molto differente per essere compatibile con la teoria della terra piatta- quello che sappiamo sulle velocità e movimento nello spazio – orbite, gravità, ecc. In parole povere, non c’è solo il sospetto che la Terra sia sferica.

FOTO DAI SATELLITI ARTIFICIALI (LA TERRA VISTA

DALLO SPAZIO).

Aristotele, che fece molte osservazioni sulla natura sferica della

Terra, notò che durante una eclissi lunare (quando cioè la Terra si

posiziona tra il Sole e la Luna, proiettando la sua ombra su

quest’ultima) l’ombra della Terra sulla superficie della Luna fosse

tonda. Quella che si vede è l’ombra della Terra ed è un indizio non da

poco sulla sua forma.

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

Se piantiamo un bastone nel terreno, questo produce un’ombra. Al passare del tempo l’ombra si sposta (e questo è il principio sul quale si basavano le antiche meridiane). Se la Terra fosse piatta le ombre proiettate da due diversi bastoni in posti differenti sarebbero uguali.

Erastotene (276-194 a.C.) usò questo principio per calcolare la circonferenza della Terra in maniera tutto sommato accurata.

Ma questo non succede perché la Terra è tonda, non piatta.

Da sempre i punti cardinali aiutano l'uomo ad orientarsi

Il movimento di rotazione terrestre avviene attorno all'asse terrestre (anche se, per essere precisi, è la rotazione stessa a determinare l'asse terrestre) La durata di una rotazione completa viene definita giorno. In base ai riferimenti vengono definiti:

•Giorno sidereo, pari a 23h56': la durata di una rotazione misurata rispetto alle stelle; •Giorno solare, pari a circa 24h (a volte un po' di più, a volte un po' di meno;) •Giorno civile, esattamente di 24h, è quello definito dall'uomo, e si basa sul giorno solare medio.

Il periodo di tempo in cui c'è il Sole si chiama dì, quando non c'è si chiama notte Tra il dì e la notte c'è il crepuscolo, periodo di tempo in cui c'è luce ma non si vede il Sole. La conseguenza più evidente del moto di rotazione terrestre per l'uomo è l'alternarsi del dì e della notte: l'apparente movimento del Sole che sorge (~ E) e tramonta (~ O) è in realtà dovuto alla rotazione della Terra (che ruota da ovest verso est). Inoltre, non è solo il Sole a sorgere e tramontare, ma tutti i corpi celesti (non quelli vicini alla stella polare però) sorgono all'incirca a est e tramontano all'incirca a ovest: Luna, stelle, pianeti e altri corpi minori.

I fusi orari sono porzioni longitudinali della superficie terrestre comprese fra due determinati meridiani, che adottano lo stesso orario per scopi legali, economici e sociali.

Considerando la Terra come un Geoide, e considerando che la rotazione terrestre si compie in 24 ore, dividendo i 360° della rotazione per 24 si può immaginare la superficie sferica divisa in 24 "spicchi" di 15° l'uno, che vengono quindi percorsi in un'ora ciascuno. A questi spicchi si dà il nome di "FUSI ORARI", e si assume per convenzione che in tutto il fuso ci sia l'ora del meridiano centrale a esso, quello che taglia il fuso esattamente a metà. I fusi orari sono perciò centrati sui meridiani con longitudine multipla di 15°; i confini delle zone di fuso orario risultano però irregolari, in quanto seguono solitamente i confini degli stati. Tutti i fusi orari sono definiti relativamente al Tempo Coordinato Universale (UTC). Il riferimento per i fusi orari è il meridiano primo (longitudine 000) che passa attraverso l'Osservatorio reale di Greenwich, a Londra. Per questo motivo il termine Tempo medio di Greenwich (GMT) viene ancora spesso utilizzato (dalla BBC ad esempio) per indicare l'"orario base" rispetto al quale sono definiti gli altri fusi orari. UTC è, ad ogni modo, il termine ufficiale per l'odierno orario misurato con gli orologi atomici, distinto da quello determinato dall'osservazione astronomica che veniva svolta a Greenwich.

Oltre alla rotazione attorno al proprio asse, la Terra compie un giro completo attorno al Sole in circa 365 giorni, ossia in un anno. A questo movimento si dà il nome di moto di rivoluzione terrestre. Una delle prove di questo moto è l’osservazione di un altro moto

apparente: il moto del Sole durante l’anno attraverso le costellazioni dello Zodiaco.

Se si osserva il cielo notturno subito prima dell’alba, si nota che il Sole non sorge sempre tutti i giorni nello stesso punto. Il sorgere del Sole è accompagnato da una costellazione che gli fa da sfondo e che nel corso dell’anno cambia. L’insieme di costellazioni che accompagnano il Sole al suo sorgere viene chiamato Zodiaco.

Questa combinazione di fattori ha come conseguenza il succedersi delle stagioni. Nel corso delle stagioni: • varia la durata del dì e della notte; • varia l’inclinazione con cui i raggi solari colpiscono una data zona della Terra: quando le radiazioni solari giungono perpendicolari, l’intensità del riscaldamento è massima, mentre quando, arrivando inclinate, si distribuiscono su una superficie maggiore, il riscaldamento è minore.

Le STAGIONI sono una conseguenza del moto di rivoluzione terrestre e del fatto che l’asse di rotazione: • punta sempre, in direzione nord, verso la Stella Polare; • è inclinato di 66°33’ rispetto al piano dell’orbita terrestre ovvero di 23°27’ se consideriamo la perpendicolare.

•La Terra si muove attorno al Sole lungo un percorso detto orbita (1° legge di Keplero) •L'orbita è di forma ellittica, ma è una ellisse poco schiacciata, è quasi una circonferenza, il Sole occupa uno dei due fuochi. (1° legge di Keplero) •Il punto più vicino al Sole si chiama perielio e quello più lontano afelio. •Il senso di rivoluzione e di rotazione è antiorario, se visto da sopra il polo nord (e anche la Luna gira in senso antiorario) •Man mano che la Terra si avvicina al perielio, la sua velocità aumenta, a causa della forza gravitazionale del Sole. Al perielio avrà velocità massima e all'afelio velocità minima. (2° legge di Keplero) Conseguenze: •L'alternarsi delle stagioni. Dipendono dal fatto che l'asse terrestre è inclinato e rimane parallelo a se stesso durante il percorso lungo l'orbita. Il Sole perciò illumina (e riscalda) i due emisferi in modo diverso a seconda della parte che è rivolta verso il Sole, determinando l'alternarsi delle stagioni. La distanza dal Sole invece (perielio e afelio) non hanno niente a che fare con le stagioni.

1.Equinozio di primavera (~21 marzo): il dì e la notte hanno la stessa durata. Il circolo di illuminazione passa per i poli e divide a metà tutti i paralleli. Il Sole è allo zenit all'equatore. (vedi immagine) 2.PRIMAVERA: la stagione in cui la natura si risveglia. Dì > notte. 3.Solstizio d'estate (~21 giugno): il dì ha la massima durata (la notte la minima). Il circolo di illuminazione tange i circoli polari artici (includendo la calotta artica ed escludendo quella antartica). Il Sole è allo zenit sul tropico del cancro. 4.ESTATE: la stagione calda. Dì > notte 5.Equinozio di autunno (~23 settembre): il dì e la notte hanno la stessa durata. Il circolo di illuminazione passa per i poli e divide a metà tutti i paralleli. Il Sole è allo zenit all'equatore. 6.AUTUNNO: la natura si prepara per i mesi freddi. Dì < notte. 7.Solstizio d'inverno (~22 dicembre): il dì ha la minima durata (la notte la massima). Il circolo di illuminazione tange i circoli polari artici (includendo la calotta antartica ed escludendo quella artica). Il Sole è allo zenit sul tropico del capricorno. 8.INVERNO: la stagione fredda. Dì < notte.

•La diversa durata del dì e della notte.

Il giorno dell’equinozio di primavera (21 marzo) la durata del dì è uguale a quella della notte in tutti i punti della Terra: • alla culminazione il Sole illumina perpendicolarmente i punti situati all’Equatore; • ai Poli il Sole è sull’orizzonte; • nel nostro emisfero comincia la primavera.

Il giorno del solstizio d’estate (21 giugno) l’emisfero boreale è rivolto verso il Sole più che in qualsiasi altro momento dell’anno. La calotta polare a nord del Circolo polare artico è illuminata per tutte le 24 ore del giorno. Nel nostro emisfero il dì ha la massima durata rispetto alla notte; comincia l’estate.

Il giorno dell’equinozio d’autunno (23 settembre), come già all’equinozio di primavera, la durata del dì è uguale a quella della notte in tutti i punti della Terra. Il giorno del solstizio d’inverno (22 dicembre) la calotta polare antartica è illuminata per tutte le 24 ore: • nell’emisfero meridionale il dì ha la massima durata rispetto alla notte; • nel nostro emisfero la notte ha la massima durata; • comincia l’inverno.

Il tempo non si può misurare… non vorrai dirmi che un’ora di piacere, un’ora di dolore, una di gioia, una di paura, hanno tutte sessanta minuti! (Raimon Panikkar)

Abbiamo visto come la MISURA DEL TEMPO nell’uomo sia legata alla terra ed ai suoi movimenti ed è una misura molto pratica ed utile per le attività umane, ma aldilà della percezione e della misura scientifica del tempo, il concetto di tempo è molto relativo:

Che cosa è dunque il tempo? Se nessuno me ne chiede, lo so bene: ma se volessi darne spiegazione a chi me ne chiede, non lo so: così, in buona fede, posso dire di sapere che se nulla passasse, non vi sarebbe il tempo passato, e se nulla sopraggiungesse, non vi sarebbe il tempo futuro, e se nulla fosse, non vi sarebbe il tempo presente.

ESERCIZI

1)Studiare il materiale didattico presente in queste slide in preparazione ad un’interrogazione online. 2) Consultare il seguente sito web : https://stellarium-web.org/p/observations e disegnare in power point una costellazione a piacere tra quelle osservate. 3)Cercare nel Web le Coordinate Geografiche (Latitudine, Longitudine, Altezza sul livello del mare) della vostra città natale o della vostra città di residenza ed indicare anche il meridiano e il parallelo della regione in cui si trova. 4)Cercare nel Web e registrare per una settimana l’orario di alba e tramonto della città in cui vivete e quelle di un’altra città molto lontana e fate delle considerazioni fornendo delle spiegazioni al fenomeno sulla base di quanto studiato. 5) Preparare una scheda per ognuna delle 4 stagioni, in cui la descrivete sia da un punto di vista astronomico (posizione ed inclinazione della terra rispetto al sole),che da un punto di vista climatico (temperature medie, precipitazioni, ecc…), indicandone anche la data di inizio e fine e la durata del dì e della notte.

Mandare tutti gli esercizi in un unico file in pdf all’indirizzo [email protected] entro il 5 Aprile 2020