Nocchiero. Appunti di Scienze della navigazione a cura del Prof. Natalino Usai LE CARTE NAUTICHE

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1 Nocchiero Appunti di Scienze della navigazione a cura del Prof. Natalino Usai LE CARTE NAUTICHE

2 Le carte Nautiche Un modello in scala della sfera terrestre mal si adatterebbe per il normale impiego della navigazione. L'esigenza di fornire ai naviganti un modo efficiente ed economico per raccogliere gli elementi ed i dati di interesse per la navigazione, ha portato allo sviluppo delle carte nautiche, che risolvono il problema di rappresentare, su una superficie piana - la carta nautica - i punti e le linee situati sulla superficie della sfera terrestre che invece è una superficie (quasi) sferica. Le carte nautiche di maggior interesse per la navigazione sono: la carta di Mercatore la proiezione gnomonica Una caratteristica a fattor comune di tutti i tipi di carta è la scala. Essa indica il rapporto tra la lunghezza di un qualsiasi segmento tra due punti, scelti sulla carta, e la distanza reale degli stessi punti sulla sfera terrestre. Ad esempio, con la scala 1: , la lunghezza di un cm sulla carta, corrisponde alla distanza reale di metri. Con una scala 1:20.000, un centimetro sulla carta corrisponde a 200 mt nella realtà. Come vedremo questa asserzione è vera solo in determinati settori della carta nautica, in relazione al tipo di carta ed al valore della scala, come indicato nelle istruzioni riportate nel titolo di ogni carta nautica. Con scale "basse", cioè quelle che rappresentano una porzione più ampia della superficie terrestre, il valore della scala (come fattore di conversione delle distanze misurate a quelle reali) è generalmente applicabile senza errore nella zona centrale della carta e si commettono errori crescenti nelle aree più lontane dalla zona centrale. Con scale "alte", cioè quelle che rappresentano una porzione ristretta della superficie terrestre (ad esempio i piani nautici), il valore della scala, riportato sulle istruzioni stampate sulla carta, può essere utilizzato, con errori ridotti, per convertire le distanze misurate in distanze reali.

3 La carta di Mercatore Fu ideata e pubblicata nel 1569 dal matematico Gerhard KREMER (latinizzato in MERCATORE) per rispondere a due fondamentali requisiti dei naviganti: consentire il tracciamento delle rotte sulla carta con una linea retta. mantenere, in una area della carta relativamente limitata, una sufficiente similitudine nella forma delle linee tracciate (ad esempio le linee di costa) con le corrispondenti della superficie terrestre (isogonismo). Per rispondere alla prima esigenza, la carta di Mercatore rappresenta i meridiani con linee rette tra loro parallele e in tal modo una rotta tracciata sulla carta con una retta, incontra tutti i meridiani sotto un angolo costante. Possiamo immaginare un cilindro avvolto intorno alla sfera terrestre e tangente ad essa lungo la superficie dell'equatore. L'asse centrale del cilindro è coincidente con l'asse di rotazione della Terra; tutte le rette che giacciono sulla superficie del cilindro (dette generatrici della superficie del cilindro) sono quindi parallele all'asse terrestre e non lo intersecano mai. I piani passanti per l'asse terrestre, che "tagliano" la sfera lungo i meridiani, intersecano anche la superficie del cilindro lungo le generatrici. Possiamo dunque concludere che proiettando, dal centro della Terra, tutti i punti dei meridiani sulla superficie del cilindro, detti meridiani corrispondono sul cilindro alle rette generatrici. Immaginando ancora di tagliare il cilindro lungo una delle generatrici e di distenderne la superficie su di un piano (...la carta appunto ), avremo che i meridiani, che sulla superficie sferica convergono verso i poli, sono invece tutti rappresentati, sulla carta di Mercatore, da rette parallele verticali. Le regioni polari ed i poli geografici non si possono rappresentare sulla carta di Mercatore, che è praticamente utilizzabile fino ad una latitudine massima di 80. Su questa carta l'equatore e i paralleli sono rappresentati da rette tutte parallele orizzontali perpendicolari ai meridiani, in quanto sulla sfera terrestre i paralleli intersecano i meridiani con un angolo di 90. Sulla carta, a causa del parallelismo dei meridiani (ma sappiamo che nella realtà, sulla sfera terrestre, essi convergono verso i poli al crescere della latitudine), la lunghezza dei tratti di parallelo tra due meridiani risulta sempre uguale, quindi dilatata, al crescere della latitudine, rispetto alla situazione reale della sfera terrestre.

4 Proiezione cilindrica Proiezione cilindrica dei meridiani Immaginiamo la terra trasparente avvolta da un cilindro tangente all equatore con una luce al centro della terra. I meridiani proiettati sul cilindro non convertono più verso i poli, ma vengono rappresentati paralleli ed equidistanti tra di loro. Aprendo il cilindro fino a farlo diventare un piano si la configurazione di una carta di mercatore. Cilindro aperto Carta di Mercatore

5 Proiezione cilindrica Proiezione cilindrica dei paralleli I paralleli proiettati sul cilindro non sono più equidistanti. La distanza tra di loro aumenta in funzione della distanza dall equatore. (Latitudine crescente) Cilindro aperto - Carta di Mercatore Equatore

6 La carta di Mercatore Rappresentazione della carta Nella carta di Mercatore le superfici sono deformate e di conseguenza la scala che misura le latitudini. Nel calcolare le distanze, nel tracciare una rotta bisogna tenere conto della diversa rappresentazione grafica. Cilindro aperto - Carta di Mercatore

7 La latitudine crescente La distanza tra due meridiani apparentemente costante sulla carta, in realtà corrisponde ad una distanza sulla sfera terrestre via via minore al crescere della latitudine (verso Nord o verso Sud). La vera distanza tra due meridiani, denominata appartamento (indicato con il simbolo ), varia diminuendo al crescere della latitudine ed è data dalla seguente formula: Il coseno della latitudine è: uno all'equatore e quindi la distanza tra due meridiani è uguale alla differenza di longitudine. zero ai poli e quindi la distanza tra i meridiani si riduce a zero. 0,5 alla latitudine di 60, che evidenzia come la lunghezza reale di un arco di parallelo compreso tra due meridiani, sia pari alla metà di quella corrispondete misurata all'equatore. ab = a b Pn All equatore m = Sui paralleli m = A B A m B

8 La carta gnomonica Un'altra carta di interesse per i naviganti, tra i vari tipi elaborati dai cartografi, è la proiezione gnomonica. Questo tipo di carta viene ottenuto proiettando, dal centro della Terra, un'area della superficie terrestre su un piano ad essa tangente. Su questa carta tutti i circoli massimi vengono rappresentati con linee rette, in quanto l'intersezione tra due piani dà sempre luogo ad una retta. (i piani in questione sono, quello - tangente alla Terra - sul quale viene effettuata la proiezione gnomonica, e quello passante per il centro della Terra, da cui viene originata la proiezione e che per definizione contiene il circolo massimo considerato). Meridiani Paralleli Pn L'utilità di questa carta riguarda: le aree ad alta latitudine, oltre i circoli polari artico ed antartico, ove la carta di Mercatore risulta inapplicabile a causa della grande dilatazione; le navigazioni oceaniche, in quanto è possibile tracciare le ortodromie, le rotte più brevi tra due punti distanti.

9 La carta gnomonica Questa proprietà è data dal fatto che il percorso più breve, che unisce due punti A e B, è l'arco del circolo massimo passante per essi. Infatti l'intersezione tra due piani dà sempre luogo ad un retta (il piano contenente il circolo massimo ed il piano - tangente alla superficie della terra - sul quale vengono proiettati i punti da rappresentare sulla carta gnomonica) I meridiani e l'equatore, anch'essi circoli massimi, vengono rappresentati con linee rette. Nella carta gnomonica le deformazioni sono minime intorno al punto di tangenza, ma vanno via via crescendo allontanandosene. Anche le carte di dettaglio a grande scala (1 : ), riguardanti un'area ristretta, come i porti, rade, ancoraggi, isole, passaggi ristretti - denominate piano nautico - sono realizzate generalmente mediante proiezione gnomonica. In relazione al piccolo raggio dell'area rappresentata intorno al punto di tangenza del piano su cui viene effettuata la proiezione (5-8 miglia), la carta gnomonica rappresenta fedelmente la disposizione dei particolari della costa e poco differisce da quella di Mercatore. Ortodromia

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