natura PLUS Invito alla natura PLUS La Terra nell Universo Invito alla natura La Terra nell Universo S. Dequino G. Bo A. Iscra

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1 Invito alla natura EDIZIONE ANNUALE SENZA ACTIVE BOOK Volume 1 (pp. 336) + Laboratorio di Fisica e Chimica (pp. 96) codice adozione Volume 2 (pp. 336) codice adozione Volume 3 (pp. 360) codice adozione S. Dequino G. Bo A. Iscra EDIZIONE ANNUALE CON ACTIVE BOOK Volume 1 (pp. 336) + Laboratorio di Fisica e Chimica (pp. 96) + DVD Active Book 1 codice adozione Volume 2 (pp. 336) + DVD Active Book 2 codice adozione Volume 3 (pp. 360) + DVD Active Book 3 codice adozione E Invito alla natura PLUS EDIZIONE TEMATICA CON ACTIVE BOOK codice adozione Volume A (pp. 288) + Laboratorio di Fisica e Chimica (pp. 96) + Volume B (pp. 288) + Volume C (pp. 264) + Volume D (pp. 216) + DVD Active Book PLUS edizione con LABORATORIO di FISICA e CHIMICA edizione PLUS EDIZIONE TEMATICA codice adozione Volume A (pp. 288) + Laboratorio di Fisica e Chimica (pp. 96) + Volume B (pp. 288) + Volume C (pp. 264) + Volume D (pp. 216) DIGILIBRO Il materiale online del libro misto secondo le disposizioni di legge Quest opera, secondo le disposizioni di legge, ha forma mista cartacea e digitale, è parzialmente disponibile in internet e rimarrà immutata, nella sua parte cartacea, per il periodo di tempo indicato dalle normative. Per la durata di vita dell edizione saranno periodicamente resi disponibili materiali di aggiornamento. Le parti dell opera disponibili online sono: gli aggiornamenti disciplinari l eserciziario interattivo le sintesi delle unità in mp3 le mappe concettuali le simulazioni di esperimenti di laboratorio le attività di laboratorio le animazioni di fenomeni e processi scientifici Per accedere ai materiali, collegarsi al sito etext La versione online scaricabile da internet LIMBOOK Il libro sfogliabile e interattivo con materiali multimediali per fare lezione con la LIM o con PC e videoproiettore Quest opera è acquistabile anche nella versione online, sul sito La versione sfogliabile del libro, arricchita con ulteriori strumenti per la lezione. Tutte le informazioni sulle estensioni digitali del libro su: D paravia marchio della Pearson Italia S.p.A Torino - Corso Trapani, volumi indivisibili A + Lab + B + C + D La Terra nell Universo La Terra nell Universo È il sistema aperto di prodotti e servizi per l attività didattica, che parte dal libro di testo e ne amplifica le potenzialità formative grazie alla tecnologia digitale. Pearson Digital System D S. Dequino G. Bo A. Iscra Invito alla natura paravia

2 U7 La Terra e la Luna contenuti obiettivi 1. La forma della Terra 2. Orientarsi sulla Terra 3. La rotazione terrestre 4. La rivoluzione terrestre 5. La Luna 6. Le fasi lunari 7. Le eclissi Spiegare che forma ha la Terra e il significato dei suoi movimenti Conoscere le caratteristiche della Luna Sapere come ci appare la Luna dalla Terra nelle sue diverse fasi Sapere che cosa sono le eclissi

3 U7 La Terra e la Luna 1. La forma della Terra Qual è la forma della Terra? Se osservi un mappamondo, questo si presenta come un pallone da calcio (una sfera), ma il mappamondo non rappresenta fedelmente la vera forma del nostro pianeta. Infatti, la Terra non è perfettamente sferica, per due motivi: perché presenta i rilievi montuosi e collinari; perché, se la osserviamo più attentamente dallo spazio, la Terra ha la forma di un pallone lievemente schiacciato ai poli. La distanza tra i poli e il centro della Terra è, seppur di poco, inferiore a quella tra il centro e l equatore. polo nord raggio polare 6357 km Lo schiacciamento del nostro pianeta è comunque molto piccolo: la distanza tra l equatore e il centro della Terra è di 6378 km, mentre quella tra il centro della Terra e un polo è di 6357 km. Per questo motivo, la Terra assomiglia a prima vista a una sfera perfetta. La Terra, quindi, non è perfettamente sferica, ma leggermente schiacciata ai poli e rigonfia in corrispondenza dell equatore. Più precisamente, la Terra ha la forma di un ellissoide di rotazione. Se immaginiamo, infatti, di tagliare la Terra secondo un piano che contenga il suo asse, la forma che otteniamo è simile a un ellisse. Nel descrivere la forma della Terra, però, bisogna tenere conto anche di rilievi e avvallamenti presenti sulla sua superficie, pertanto neanche l ellissoide rispecchia con precisione tale forma. raggio equatoriale 6378 km equatore polo sud MATHLINK Quanto misura la distanza media tra la superficie della Terra e il suo centro? I NUMERI DELLA TERRA raggio equatoriale raggio polare circonferenza equatoriale volume massa superficie densità media gravità 6378 km 6357 km km km3 5, kg km2 3 5,5 g/cm 9,81 m/s2 T CHECKPOIN a non è Perché la Terr sferica? ma la forma Come si chia Terra? propria della La Terra assume una forma sua propria e particolare detta geoide. 147

4 2. Orientarsi sulla Terra emisfero nord EQUATORE polo sud polo nord asse terrestre Studiando la geometria hai imparato che con un sistema di assi cartesiani è possibile individuare ogni punto di un piano per mezzo di due coordinate, chiamate x e y. Un sistema simile viene impiegato per localizzare i punti sulla superficie terrestre con la differenza che invece di essere disegnato su un piano è tracciato su una sfera. Per capire com è fatto e come funziona, osserviamo un mappamondo, che è una riproduzione in scala del globo terrestre. Meridiani e paralleli emisfero sud Il globo terrestre è fissato su un asse passante per il suo centro, attorno al quale può ruotare. Tale asse interseca la superficie terrestre in due punti chiamati poli: il polo nord e il polo sud. L equatore è il cerchio che divide la superficie terrestre in due parti uguali, dette emisferi: l emisfero nord e l emisfero sud. polo nord 80 N 60 N polo nord 40 N parallelo 20 N equatore meridiano parallelo polo sud Se immaginiamo di tagliare a fette la Terra con una serie di piani paralleli al piano dell equatore otteniamo i paralleli. polo sud Se poi immaginiamo di tagliare a spicchi la Terra con una serie di piani passanti per i poli otteniamo i meridiani. L insieme dei meridiani e dei paralleli forma il reticolato geografico. Così come nel piano cartesiano esistono due assi fondamentali, l asse x e l asse y, anche nel reticolato geografico esistono due riferimenti importanti: l equatore, che è il parallelo fondamentale; il meridiano di Greenwich, che è per convenzione il meridiano fondamentale. Il punto di intersezione dell equatore con il meridiano di Greenwich si trova poco a sud del Golfo della Guinea ed è l origine delle coordinate geografiche. 148

5 U7 La Terra e la Luna Latitudine e longitudine emisf ero su d longit polo sud udine ovest longit udine est Il numero di ciascun meridiano ci dà la sua longitudine, cioè la distanza in gradi dal meridiano di Greenwich. A seconda che il meridiano considerato si trovi a est oppure a ovest del meridiano di Greenwich, si parla rispettivamente di longitudine est o di longitudine ovest. Tropico del Cancro asse d i rotaz ione o aus trale emisf ero no rd polo nord asse di rot azion e meridiano di Greenwich o bore ale Partendo dal meridiano di Greenwich e procedendo sia verso est sia verso ovest, i meridiani sono numerati da 0 a 180. latitudine sud Tropico del Capricorno polo sud latitudine 90 sud polo nord, latitudine 90 nord latitudine nord equatore latitudine 0 Partendo invece dall equatore e procedendo sia verso nord sia verso sud, i paralleli sono numerati da 0 a 90. Il numero di ciascun parallelo ci dà la sua latitudine, cioè la distanza in gradi dall equatore. A seconda che il parallelo considerato si trovi a nord oppure a sud dell equatore, si parla rispettivamente di latitudine nord o di latitudine sud. Per esempio: 50 Greenwich I tropici il Tropico del Cancro, corrispondente a circa 23 di latitudine nord; il Tropico del Capricorno, corrispondente a circa 23 di latitudine sud. Essi delimitano una fascia della superficie terrestre detta fascia tropicale. Su questa fascia i raggi del Sole sono praticamente perpendicolari per tutto l anno e vi determinano il clima più caldo della Terra. 42 longitu dine E st Roma latitudine Nord Sul mappamondo sono segnati con particolare evidenza due importanti paralleli, chiamati tropici: CHECKPOINT Che cos è il reticolato geografico? Perché i paralleli si chiamano così? Come si ottengono i meridiani? 16 Roma si trova a circa 13 di longitudine est e 42 di latitudine nord; l Europa è compresa tra 35 e 70 di latitudine nord. A che cosa servono la longitudine e la latitudine? 149

6 3. La rotazione terrestre La Terra, come gli altri pianeti, si muove compiendo, contemporaneamente, due tipi di movimento: una rotazione intorno al proprio asse che attraversa i poli, che si chiama rotazione terrestre; una rotazione intorno al Sole lungo un orbita definita, che si chiama rivoluzione terrestre. asse terrestre polo nord RAGGI SOLARI giorno notte polo sud La Terra ruota intorno al proprio asse in senso antiorario, cioè da ovest verso est. Il tempo che la Terra impiega a compiere un giro su se stessa corrisponde a circa 24 ore ed è chiamato giorno. ZOOM I fusi orari A causa della rotazione terrestre, in luoghi diversi il Sole sorge e tramonta in momenti diversi: per esempio a Venezia sorge e tramonta prima rispetto a quanto accade a Torino. Tale differenza in questo caso è contenuta entro pochi minuti ma diventa di 9 ore se si confrontano le ore dell alba e del tramonto di Roma e San Francisco. Ciò significa che in un certo momento in zone diverse della Terra c è un ora differente. Ma come si fa a sapere qual è l ora in un certo posto? In questo ci aiutano i fusi orari, cioè zone della Terra in cui è in vigore la stessa ora. I fusi orari sono i 24 spicchi in cui è stata idealmente suddivisa la superficie terrestre. Ciascun fuso, che corrisponde a un ora del giorno, è compreso tra due meridiani contigui, distanti tra loro 15 di longitudine. In realtà le linee che delimitano i fusi non sempre coincidono con i meridiani, soprattutto nelle terre emerse, ma possono essere irregolari per seguire i confini delle nazioni. Questo per evitare, per quanto possibile, il cambio di ora all interno di una stessa nazione DIREZIONE REALE DELLA TERRA Greenwich Rio de Janeiro Valparaiso fusi orari a ovest di Greenwich Roma New york meridiano di Greenwich San Francisco Tokyo +4, ,30 +5,30+6, ,30 Città del Capo linea del cambiamento di data 10 linea del cambiamento di data DIREZIONE APPARENTE DEL SOLE Sydney +12 fusi orari a est di Greenwich

7 video ON LINE dì crepuscolo La rotazione terrestre ha due conseguenze fondamentali. L alternarsi del giorno e della notte perché ciascun punto della superficie è illuminato per un certo periodo, chiamato giorno o dì, ed è in ombra per un altro periodo, chiamato notte, e così via. circolo d illuminazione RAGGI SOLARI Le conseguenze della rotazione della Terra direzione reale dei raggi solari direzione apparente dei raggi solari I raggi vengono deviati dall atmosfera notte La linea che separa la parte della Terra illuminata dal Sole da quella in ombra si chiama circolo di illuminazione. Il passaggio dalla zona di luce a quella di buio non è segnato da una brusca linea di confine, ma piuttosto da una fascia di penombra che corrisponde all alba, quando il Sole non è ancora sorto, e al tramonto, quando il Sole è già sceso sotto la linea dell orizzonte. Il moto apparente del Sole e della volta celeste, che sembrano muoversi nel cielo, sorgendo a est e tramontando a ovest. Questo moto è apparente come quello di una stazione ferroviaria vista da un treno in movimento: in realtà è la Terra a muoversi rispetto al Sole e alle stelle. Curiosità dal mondo che ruota Adesso che abbiamo capito di vivere su un immensa giostra in rotazione, rispondiamo insieme ad alcune domande. Perché non ci accorgiamo della forza centrifuga, che tende a farci cadere fuori da una giostra in rotazione? La forza centrifuga è presente, tuttavia, dato che la rotazione è molto lenta, non riusciamo a percepirla con i nostri sensi. Essa influenza in modo importante alcuni fenomeni meteorologici, come il verso di rotazione delle nubi in un ciclone. Siccome la Terra non è piatta, ma è sferica, il meccanismo con cui agisce questa forza è più complesso e i fisici la chiamano forza di Coriolis. Cos è il jet lag? Quando viaggiamo rapidamente da est verso ovest o viceversa, è come se fossimo su un pianeta che ha cambiato la sua velocità di rotazione. Arrivati a destinazione, dobbiamo adeguarci al nuovo fuso orario: se è facile spostare le lancette di un orologio, è più difficile regolare il nostro orologio biologico. Ne conseguono effetti disagevoli, quali insonnia o sonnolenza nei momenti sbagliati. L insieme di tali senzazioni disagevoli assume il nome di jet lag. CHECKPOINT Quali sono i movimenti che compie la Terra? Quali sono le conseguenze della rotazione terrestre? Quanto tempo impiega la Terra a compiere un giro su se stessa? ZOOM 151

8 4. La rivoluzione terrestre La Terra, oltre a girare su se stessa, gira intorno al Sole, compiendo un orbita completa in 365 giorni, 5 ore, 48 minuti. Tale periodo, che si chiama periodo di rivoluzione, coincide circa con un anno; diciamo circa proprio perché un anno per noi non ha sempre la stessa durata. Gli anni non bisestili durano 365 giorni, quelli bisestili un giorno in più. video ON LINE Il movimento di rivoluzione che la Terra compie intorno al Sole descrive un orbita ellittica, detta eclittica, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Il piano su cui giace l orbita terrestre è detto piano dell eclittica. La massima distanza della Terra dal Sole corrisponde a circa 152 milioni di chilometri (afelio), quella minima a circa 147 milioni di chilometri (perielio). Le conseguenze della rivoluzione della Terra solstizio d estate (21 giugno) equinozio di primavera (21 marzo) PRIMAVERA INVERNO Sole Sole e ESTATE equinozio d autunno o (23 settembre) AUTUNNO solstizio d inverno (22 dicembre) Il movimento di rivoluzione intorno al Sole determina due conseguenze importanti: una diversa durata del giorno e della notte; l alternarsi delle stagioni. L asse terrestre è inclinato rispetto al piano dell eclittica e durante il movimento di rivoluzione si mantiene sempre parallelo a se stesso. Questo fa sì che il circolo di illuminazione non passi sempre per i poli e quindi, nel corso dell anno, il giorno e la notte hanno durata diversa; inoltre questa cambia nei diversi punti della Terra. 152 Solo in due giorni dell anno, detti equinozi, il circolo di illuminazione passa per i poli e i raggi del Sole sono perpendicolari all equatore; sono l equinozio di primavera, il 20 o il 21 marzo, e l equinozio di autunno, il 22 o il 23 settembre. In questi due giorni dell anno il giorno e la notte hanno la stessa durata in tutti i punti della Terra. L inclinazione dell asse della Terra fa sì che durante l anno i raggi del Sole non sono sempre perpendicolari all equatore ma anche ad altre latitudini comprese in una fascia. Questa fascia è delimitata nell emisfero nord (o boreale) dal Tropico del Cancro e nell emisfero sud (o australe) dal Tropico del Capricorno. Le zone comprese fra i due tropici sono quelle in cui, almeno un giorno all anno, i raggi del Sole sono perpendicolari al suolo e subiscono il massimo irraggiamento solare. Stiamo parlando delle zone tropicali con il relativo clima torrido. N RAGGI SOLA RI Equinozi 12 h 12 h 12 h 12 h 12 h 12 h Circolo Polare Artico Tropico del Cancro 0 Equatore S equinozio di primavera/autunno Tropico del Capricorno Circolo Polare Antartico

9 U7 La Terra e la Luna Ci sono anche zone della Terra in cui in certi periodi dell anno non sorge mai il Sole. Sicuramente ai poli questo accade: d inverno il polo nord è oscurato per effetto dell ombra della Terra inclinata, mentre nel polo sud il Sole non tramonta (ciononostante fa molto freddo perché i raggi solari sono molto inclinati rispetto al suolo ghiacciato). In estate accade il contrario. Un intera zona intorno ai poli ha questa caratteristica, e i suoi limiti sono stabiliti dal Circolo Polare Artico, che circonda il polo nord, e dal Circolo Polare Antartico, che circonda il polo sud. Solstizi CHECKPOINT Che cos è il moto di rivoluzione della Terrra? Quali sono le sue conseguenze? Che cosa sono gli equinozi? Che cosa sono i solstizi? In altri due giorni dell anno, i solstizi, il circolo di illuminazione è tangente ai due circoli polari. Questi sono il solstizio d estate, il 21 giugno, e il solstizio d inverno, il 22 dicembre N N 24 h S solstizio di giugno (estate nell emisfero settentrionale) R AGGI SO LA R I Nel solstizio d estate i raggi sono perpendicolari al Tropico del Cancro e quindi la parte più illuminata è nell emisfero boreale. Al Circolo Polare Artico il giorno dura 24 ore (sole di mezzanotte). Nel solstizio d inverno i raggi del Sole sono perpendicolari al Tropico del Capricorno; nell emisfero boreale la notte dura 24 ore S solstizio di dicembre (inverno nell emisfero settentrionale) Durante l anno, man mano che la Terra ruota nell emisfero boreale la durata del giorno si accorcia dal solstizio d estate al solstizio d inverno; in seguito si allunga la durata del giorno e si accorcia quella della notte. Il moto orbitale della Terra e soprattutto l inclinazione dell asse terrestre causano le stagioni. Questi due fattori fanno sì che, durante l anno, gli emisferi siano riscaldati alternativamente in misura minore o maggiore, a seconda che ciascun emisfero sia rivolto o meno verso ZOOM Gli anni bisestili il Sole; nei due emisferi le stagioni sono di conseguenza invertite. Perché esistono gli anni bisestili? Poiché il periodo di EMISFERO BOREALE LE STAGIONI EMISFERO INIZIO/FINE AUSTRALE primavera estate autunno inverno autunno inverno primavera estate 21-3/ / / /20-3 rivoluzione della Terra vale 365 giorni, 5 ore, 48 minuti, esso coincide con circa 365 giorni e un quarto; del quarto di giorno che avanza si tiene conto una volta ogni quattro anni aggiungendo un giorno nel nostro calendario: il 29 febbraio. Tale correzione corrisponderebbe a un periodo di rivoluzione di 365,25 giorni esatti; si effettuano allora altri ritocchi, fra cui quello di non considerare bisestili gli anni secolari non divisibili per 400 (il 2100, il 2200 e il 2300 non saranno bisestili, così come non lo è stato il 1900). Le stagioni 153

10 5. La Luna r 1700 km I corpi che ruotano intorno a un pianeta si chiamano satelliti. La Terra ha un solo satellite naturale, rappresentato dalla Luna. La Luna ha un raggio di circa 1700 chilometri, compie un giro intorno alla Terra in 27,32 giorni a una distanza media di chilometri e ha una massa 82 volte inferiore a quella della Terra. La superficie della Luna è irregolare come quella della Terra, con zone pianeggianti e rilievi collinari, alcuni dei quali sono ben visibili osservando il satellite a occhio nudo o tramite un semplice binocolo o cannocchiale. L ambiente lunare Una caratteristica della superficie lunare è la presenza di crateri, che visti dalla Terra appaiono come delle zone pianeggianti circondate da un rilievo. La maggior parte di questi crateri lunari si è formata in seguito all impatto violento di meteoriti di diverse dimensioni sulla superficie della Luna. Anche la Terra nel corso della sua evoluzione è stata colpita da numerosi corpi celesti, ma in questo caso i crateri sono molto più rari perché modificati dall erosione dei corsi d acqua e ricoperti dalla vegetazione. La Luna non ha atmosfera e là dove il suolo non è colpito dalla luce solare la temperatura è molto bassa, sotto i 100 C, mentre supera i 100 C in presenza di irraggiamento solare. 154

11 U7 La Terra e la Luna La faccia nascosta della Luna Il moto della Luna intorno alla Terra presenta una caratteristica molto particolare: il tempo che essa impiega a compiere una rotazione intorno al proprio asse (periodo di rotazione) coincide con quello impiegato a compiere un giro intorno alla Terra (periodo di rivoluzione). La conseguenza di questa coincidenza è che una grande regione della Luna non è mai visibile dalla Terra: si tratta della cosiddetta faccia nascosta della Luna che è stata fotografata in occasione delle prime missioni spaziali. La storia della Luna Per quanto riguarda l origine della Luna gli studi più accreditati sostengono che la Luna si sia formata in seguito a un devastante impatto sulla Terra di un corpo celeste delle dimensioni di un pianeta come Marte; ciò avrebbe sollevato nello spazio una grande quantità di detriti. Parte di questi detriti sarebbe entrata in orbita intorno alla Terra dove si sarebbe rapidamente aggregata, formando così la Luna. Le maree La Luna, pur avendo una massa molto minore di quella della Terra, riesce a esercitare sul nostro marea solare pianeta un attrazione gravitazionale sufficiente a are marea lunare creare delle perturbazioni sui mari terrestri. Tali erso o lato verso perturbazioni sono dovute in parte anche all atiil Sole trazione solare che può combinarsi in diversi modi con quella della Luna: in alcuni casi, i due effetti tendono a sommarsi, in altri casi a comluna Luna pensarsi. L interazione dell attrazione gravitapiena nuova zionale solare con quella lunare muove la MAREA SIZIGIALE grande massa d acqua che circonda la Terra, generando le maree. Per esempio, nelle fasi di Luna Luna piena la Terra, la Luna e il Sole sono allineati, le al primo quarto azioni della Luna e del Sole si sommano e le maree hanno un ampiezza maggiore. Il fenomeno lare e marea solare è molto complesso a causa della variazione della o lato verso il Sole profondità dei mari, dell inerzia della massa d acqua e della presenza delle coste. I dislivelli generati dalle maree variano da qualche decina di centimetri nel bacino mediterraneo a un massimo di circa 15 metri. I dislivelli più elevati si marea lunare hanno in corrispondenza dei mari più profondi, viluna cino alle coste sugli estuari dei fiumi, in cui l acall ultimo quarto qua marina si incanala. In questi casi si possono MAREA DI QUADRATURA formare delle poderose onde di marea. Le maree si verificano tutti i giorni e, a seconda del luogo, anche più volte al CHECKPOINT giorno. Come si sono formati i crateri lunari? Perché la Luna mostra sempre la stessa faccia? Come si è formata la Luna? ZOOM 155

12 VEDERE LA NATURA Il fenomeno delle maree interessa le coste di tutti i mari, ma è più facilmente percepibile in alcuni luoghi. È sempre molto più evidente lungo le rive degli oceani, più modesta nei mari interni, come il Mediterraneo o il Mar Nero. Se poi le coste sono basse o molto basse e sabbiose, o difese da barriere coralline, allora il fenomeno si rende davvero spettacolare, restituendoci l impressione che il mare si sia asciugato! Il gioco delle maree video ON LINE Alta marea Mont Saint-Michel, una delle punte estreme della Bretagna, è uno dei luoghi continentali d Europa dove il fenomeno delle maree risulta più evidente. Nelle ore di alta marea, questo luogo ci appare come un isola, completamente circondata da acque discretamente profonde pur distando poche centinaia di metri dalla costa. Bassa marea Poche ore dopo, in corrispondenza della bassa marea, Mont Saint-Michel ci appare come una sorta di sperone roccioso che emerge da una vasta distesa desolata di terra sabbiosa. Sul monte sorge un monastero, antica meta di pellegrinaggi provenienti da tutta Europa. Maelström Lungo la costa norvegese affacciata sull Atlantico, all estremo nord, all altezza delle isole Lofoten si può osservare l impressionante fenomeno del maelström (da moskstraumen, corrente di Mosken ). Si tratta di una specie di gigantesco gorgo, che si origina due volte al giorno, in corrispondenza del sopraggiungere dell alta marea, nelle vicinanze dello stretto tra Lofotodden e Værøy (dove sorge l isolotto di Mosken, che dà nome al fenomeno). Qui la costa è stretta e poco profonda: la forza delle acque oceaniche, in crescita rapida per via della marea, genera alte onde e forti vortici, spettacolari ma pericolosissimi per la navigazione. 156

13 Acqua alta a Venezia Nei mari italiani, una delle zone dove è più percepibile e spettacolare il fenomeno delle maree è l alto Adriatico, caratterizzato da coste particolarmente basse e sabbiose. Il fenomeno, noto come acqua alta, è decisamente più frequente in primavera e in autunno, e interessa più direttamente Venezia e Chioggia, più raramente anche Grado e Trieste. In alcuni giorni dell anno, al normale alternarsi di alta e bassa marea, si unisce l influsso di forti venti di scirocco che spirano da sud verso nord, lungo tutto l Adriatico, a partire dal Canale d Otranto; oppure, in senso contrario, forti venti di bora che spirano da nord-nordest. In queste occasioni viene impedito il regolare deflusso delle acque delle lagune e dei fiumi che sfociano nell Alto Adriatico. Per tale ragione, cresce il livello dell acqua, molto più del solito, arrivando ad allagare i centri urbani citati, in particolare quello di Venezia. Nei casi di maggiore intensità, il livello delle acque a Venezia può crescere fino a misurare circa 140 cm. Bolle di granito Lungo le coste della Bretagna, nel Nord della Francia, il fenomeno della bassa marea può regalare anche spettacoli davvero curiosi: come quello di questa cosiddetta bolla di granito. Alta circa 15 metri, rimane così scoperta in corrispondenza dell acqua bassa, mentre appare come uno scoglio roccioso, scoperto solo per circa metà dell altezza, in corrispondenza dell alta marea. Lungomare... senza mare! Sempre lungo le coste settentrionali della Bretagna, così ci appare il lungomare di Belle-Ile-en-Mer (letteralmente la bella isola in mezzo al mare ), nelle ore di bassa marea: l isola si trova nell Atlantico, a circa quattordici chilometri al largo della penisola di Quiberon. 157

14 6. Le fasi lunari Come i pianeti e, a differenza delle stelle, la Luna non emette luce propria: possiamo vedere solo la superficie illuminata dal Sole, l estensione della quale cambia a seconda di come il nostro satellite si posiziona rispetto al Sole e rispetto a noi. Per questo motivo la superficie illuminata della Luna cambia forma ed estensione con il trascorrere dei giorni. Quando la Luna si trova fra il Sole e la Terra, la superficie illuminata è la faccia nascosta: non la vediamo e siamo nella fase di novilunio o di Luna nuova. In questo caso il satellite sorge di mattina e tramonta di sera. Quando è la Terra che si trova fra il Sole e il nostro satellite, la faccia visibile della Luna è interamente illuminata. Siamo nella fase di plenilunio o di Luna piena. tramonto 3 primo quarto OVEST 2 Luna crescente 4 Luna crescente (gibbosa) RAGGI SOLARI tramonto mezzanotte 158 mezzogiorno 5 Luna piena aurora 1 Luna nuova aurora 6 Luna calante (gibbosa) 8 Luna calante 7 ultimo quarto EST

15 U7 La Terra e la Luna Nelle posizioni intermedie vediamo mezza superficie illuminata; siamo nella fase di primo quarto quando il Sole illumina la Luna a 90 rispetto a noi da est: è la tappa intermedia fra il novilunio e il plenilunio; siamo nella fase di ultimo quarto quando si passa dal plenilunio al novilunio. In queso caso il Sole illumina la Luna a 90 da ovest. In corrispondenza del primo quarto e dell ultimo quarto la Luna ci appare illuminata a metà cioè vediamo la mezza Luna. Fra il novilunio e il primo quarto il nostro satellite si definisce Luna crescente; fra il primo quarto e il plenilunio definiamo la Luna gibbosa crescente; fra il plenilunio e l ultimo quarto parliamo di Luna gibbosa calante; infine, fra l ultimo quarto e il novilunio definiamo la Luna calante. Il ciclo completo coincide quasi esattamente con il periodo di rivoluzione del satellite ed è pari a circa 28 giorni. Durante la prima e l ultima fase, quando lo spicchio di Luna illuminato è molto sottile, la luce del Sole viene riflessa dalla Terra verso la Luna illuminando debolmente una parte di superficie in ombra. Questo fenomeno è detto luce cinerea. ZOOM La Luna bugiarda La forma della Luna calante, dall emisfero nord, assomiglia a quella della lettera C, mentre la Luna crescente ricorda la lettera "D". Associando alla lettera C la parola crescente e alla lettera D la parola decrescente, si usa distinguere le fasi del primo quarto e dell ultimo quarto pensando alla Luna come bugiarda : quando assomiglia alla lettera C decresce e viceversa. Poco prima e poco dopo il novilunio, possiamo assistere al fenomeno della luce cinerea: oltre il sottile spicchio illuminato dal Sole, riusciamo a intravedere tutta la superficie della Luna molto debolmente illuminata. Che cosa genera questa luce? È la Terra, che riflette verso la Luna i raggi solari. CHECKPOINT Quali sono le 8 fasi lunari? Quando vediamo la mezza Luna? 159

16 video ON LINE 7. Le eclissi Ogni oggetto sulla Terra durante il giorno ha la sua ombra. E la Luna? Poiché essa è lontana, la sua ombra la maggior parte delle volte non è proiettata sulla Terra, ma verso lo spazio. Quando la Luna si trova esattamente posizionata fra il Sole e la Terra possiamo percepire la presenza della sua ombra tramite il fenomeno affascinante dell eclissi totale di Sole: per pochi minuti, il cielo si oscura come di notte, con grande stupore per tutti gli esseri viventi. L eclissi di Sole L eclissi totale di Sole avviene quando il disco solare è completamente oscurato dalla Luna e sulla Terra scende il buio per alcuni minuti. Questo fenomeno è molto raro e, date le piccole dimensioni della Luna, si manifesta in una zona del mondo molto limitata. In una regione molto più ampia si può osservare un eclissi parziale, in cui il Sole è solo in parte oscurato dalla Luna. Tale osservazione deve essere effettuata ricorrendo a speciali filtri ottici, poiché l osservazione diretta del Sole può creare seri problemi alla vista. Le moderne tecnologie consentono osservazioni originali e altrettanto affascinanti del fenomeno dell eclissi, per esempio attraverso le immagini dei satelliti per l osservazione della Terra. RAGGI SOLARI Luna zona d ombra zona di penombra Terra Durante l eclissi di Sole, la Luna allineata fra il Sole e la Terra genera un cono d ombra e una regione di penombra. Laddove il cono d ombra raggiunge la superficie della Terra, si ha l eclissi totale, mentra l area molto più ampia su cui si proietta il cono di penombra rappresenta la zona in cui l eclissi è parziale. Considerando i moti della Luna e della Terra, si può intuire che la durata di un eclissi totale di Sole, in un punto di osservazione, è piuttosto breve e la sua durata massima si aggira sugli otto minuti. L eclissi totale di Sole rappresenta tuttora un fenomeno di notevole interesse per gli astronomi, che possono osservare e studiare la corona solare, che costituisce la parte più esterna del Sole. La corona solare non è molto luminosa, pertanto normalmente essa è di difficile visibilità perché l osservatore rimane abbagliato dall intensissima luce prodotta dalla nostra stella. 160

17 U7 La Terra e la Luna L eclissi di Luna cono d ombra della Terra RAGGI SOLARI Anche la Terra può proiettare la sua ombra sulla Luna. Quando questo accade, siamo in presenza dell eclissi di Luna. Il fenomeno avviene al massimo 2-3 volte l anno, ma è visibile in ogni luogo della Terra in cui la Luna sia sorta sopra l orizzonte. Date le grandi dimensioni del nostro pianeta rispetto a quelle del piccolo satellite, questo fenomeno è più frequente dell eclissi di Sole. Durante l eclissi di Luna, in alcuni casi resta debolmente visibile una buona parte della superficie del satellite per effetto della luce cinerea. zona di penombra Luna Terra Nell eclissi di Luna, il cono d ombra che la Terra proietta sulla Luna è molto più ampio di quello prodotto dalla Luna sulla Terra; ciò rende il fenomeno più duraturo, più probabile da vedere e visibile da un area molto ampia. ZOOM Appuntamenti con l eclissi di Sole Quando e dove poter assistere a un eclissi totale di Sole? Di seguito il calendario degli appuntamenti. 13 novembre 2012, Oceano Pacifico, Australia, 4 02 ; 3 novembre 2013, Oceano Atlantico, Africa equatoriale, 1 04 ; 20 marzo 2015, Isole Fær O/er, 2 47 ; 9 marzo 2016, Sumatra, Borneo, 4 09"; 21 agosto 2017, USA, 2 40 ; 2 luglio 2019, Cile, Argentina, 4 33 ; 14 dicembre 2020, Cile, Argentina, CHECKPOINT Se la Luna proietta la sua ombra sulla Terra, siamo in presenza di un eclissi di Sole o di Luna? Perché è necessario osservare le eclissi di Sole tramite appositi occhiali o filtri? Poiché intorno alla Terra ruotano molti satelliti artificiali, è possibile scorgere un eclissi di un satellite (che transita davanti al Sole o alla Luna)? Sì. Questa immagine mostra la gigantesca Stazione Spaziale Internazionale in transito davanti al Sole. 161

18 scienza e... STORIA L uomo sulla Luna Diario della conquista della Luna Sono le ore 15:32 (ora italiana) del 16 luglio Dalla base spaziale del John F. Kennedy Space Center, a Cape Canaveral, in Florida, si alza in volo il razzo Saturn V; sulla sua punta è presente il modulo di comando Columbia, pilotato dagli astronauti Neil Armstrong, Michael Collins e Edwin Aldrin, e il modulo lunare Eagle. Pochi minuti dopo, Saturn V esaurisce la sua grande quantità di carburante, si stacca come previsto e Columbia e Eagle proseguono il loro viaggio nello spazio. Compiono tre giri orbitali intorno alla Terra, quindi si dirigono verso la Luna. Sono le ore 19:44 del 20 luglio, le due navicelle in orbita intorno alla Luna si separano, Eagle con a bordo Armstrong e Aldrin si dirige verso la superficie della Luna, Collins rimane in orbita su Columbia. Non si possono usare paracaduti per frenare la caduta di Eagle, perché non c è atmosfera, Eagle deve usare i suoi retrorazzi per non schiantarsi sulla superficie lunare, su cui si appoggia alle 22:17. Alle ore 4:39 del 21 luglio, si apre il portellone che permette la discesa dei due astronauti. Armstrong tocca il suolo alle ore 4:56, con la celebre frase: «Un piccolo passo per un uomo, un balzo da gigante per l umanità», lo segue Aldrin alle 5:15. Per oltre due ore, gli astronauti esplorano il nostro satellite, dispongono alcune attrezzature che rimarranno sulla Luna per scopi scientifici, issano la bandiera americana, una targa commemorativa e, alle ore 7:11, si chiude il portellone di Eagle, che con un sistema di razzi raggiunge il modulo di comando alle ore 23:35. Durante questo periodo Collins ruota intorno alla Luna per oltre 30 volte all altezza di circa 190 km. Inizia quindi il lungo viaggio verso la Terra, che si conclude il 24 luglio alle 18:50 con l ammaraggio nell Oceano Pacifico. 162

19 Ammaraggio nell Oceano Pacifico. Equipaggio dell Apollo 11. Da sinistra verso destra: Neil Armstrong, Michael Collins, Edwin Aldrin. Cape Canaveral. Una missione ad altissimo rischio Il decollo dello Space Shuttle è ormai diventato per noi un evento piuttosto consueto: dal 1980 al 2009 la famosa navetta spaziale ha portato 130 volte l uomo nello spazio, con l ausilio di elettronica e computer di prestazioni inimmaginabili nel lontano La navicella sovietica Soyuz ha avuto altrettanto successo. Nonostante questo perfezionamento tecnologico, la conquista della Luna ha una complessità non paragonabile rispetto a quella delle consuete missioni dello Shuttle: quest ultimo rimane in orbita a circa 400 km di altezza, per poi rientrare sulla Terra. La Luna è mille volte più distante. Lo Shuttle non deve posarsi su un altro corpo celeste, non corre pericoli di schianto, non ha bisogno di retrorazzi per ammorbidire la caduta e per ripartire. La conquista della Luna, negli anni in cui è avvenuta, ha comportato rischi e costi elevatissimi. Dal 1972 non si fanno più missioni spaziali con equipaggio, anche se sono state inviate sul satellite diverse sonde, fra cui la sonda Galileo (1990 e 1992), la sonda Clementine (1994), la Lunar Prospector (1999), la SMART1, in orbita intorno al satellite dal 2004 al In particolare, Lunar Prospector ha analizzato in modo molto approfondito la composizione del suolo, rilevando depositi di ghiaccio in prossimità dei poli. 163

20 scienza e... TECNOLOGIA Le missioni spaziali I rischi nello spazio La conquista dello spazio ci ha confermato quanto sia difficile vivere al di fuori del nostro pianeta. Nonostante il progresso scientifico e tecnologico, le missioni spaziali sono ancora imprese molto ardue. Una passeggiata nello spazio non si può paragonare a un immersione subacquea: se in entrambi i casi non possiamo respirare, sarebbe impensabile un apnea nello spazio, poiché l assenza di pressione atmosferica ci farebbe esplodere come dei palloncini. Per questo motivo gli astronauti devono vivere in un atmosfera artificiale creata all interno delle loro sofisticate tute. Il mantenimento di un atmosfera artificiale è solo uno dei compiti delle tute spaziali; queste devono infatti proteggere l astronauta dalle forti variazioni di temperatura che ci sono nello spazio e dalle radiazioni ionizzanti, cioè quei raggi in grado di alterare e distruggere le nostre cellule, da cui la Terra ci protegge tramite il suo campo magnetico e la ionosfera (uno degli strati in cui è divisa l atmosfera). L assenza di gravità fa sì che un astronauta, se compie una brusca mossa imprevista durante una missione extraveicolare, potrebbe andare alla deriva nello spazio. Un ulteriore pericolo è rappresentato dai detriti spaziali, i resti di vecchi satelliti o parti di essi, e da meteoriti che, viaggiando più veloci dei proiettili di un fucile, possono perforare la tuta e uccidere l astronauta. Per consentire agli esseri umani di vivere in orbita per molto tempo (da qualche giorno a diversi mesi), sono state costruite le stazioni orbitanti, come la Stazione Spaziale Internazionale, unico satellite abitabile attualmente in orbita, grande come un campo di calcio. All interno del grande satellite ci sono degli ambienti in cui è presente atmosfera artificiale, nei quali l uomo può vivere con protezioni più leggere. L astronauta Piers J. Sellers impegnato in attività extraveicolari presso la Stazione Spaziale Internazionale. L astronauta Bruce McCandles a poca distanza dalla cabina dello Space Shuttle Challenger. 164

21 Un gruppo di astronauti all interno di un modulo abitativo sulla Stazione Spaziale Internazionale. L astronauta Christa McAuliffe, nel centro spaziale di Houston (USA), si allena alle condizioni di assenza di gravità. Cosa sperimentare nello spazio I primi esperimenti spaziali sono serviti per studiare dettagliatamente l ambiente extraterrestre. Il primo satellite messo in orbita, lo Sputnik 1, era un pallone di metallo pieno di gas. Lo scopo era quello di verificare se al di fuori dell atmosfera sarebbe stato bombardato da polveri penetranti o meteore. Se così fosse stato, forse l uomo non avrebbe mai abbandonato l atmosfera terrestre. Oggi, la maggior parte degli esperimenti che si svolgono in orbita serve per studiare gli effetti dell assenza di gravità e delle radiazioni cosmiche. Sulla Terra è impossibile riprodurre ambienti in assenza di gravità, se non per periodi di tempo molto brevi utilizzando appositi aeroplani. Senza gravità, per esempio, non vale più la legge di Archimede e una bolla d aria può permanere al centro di una goccia d acqua. 165

22 U7 La Terra e la Luna zona lab Simulazioni dei moti della Terra MATERIALE OCCORRENTE un mappamondo un proiettore per diapositive oppure una torcia elettrica Con un mappamondo e un proiettore o una torcia elettrica potente si possono realizzare alcune interessanti simulazioni dei moti della Terra. ESECUZIONE 1 1 Posa il mappamondo su un tavolo e illuminalo come illustrato nella figura 1. Prova a rispondere alle seguenti domande. a) Quale parte del globo è illuminata? b)quale parte è in ombra? c) I raggi di luce cadono con la stessa inclinazione su tutti i punti della superficie illuminata? d)perché ai poli il clima è freddo mentre all equatore è caldo? e)fai ruotare il globo attorno al proprio asse, da ovest verso est. Come si chiama il movimento della Terra che hai realizzato? f) Come varia l illuminazione del polo nord durante la rotazione del globo? E quella del polo sud? 2 g)quando la Terra si trova in quella posizione rispetto al Sole, in Italia è estate oppure inverno? E in Australia? 2 Disponi ora il mappamondo inclinato come nella figura 2. a) La Terra si trova in quella posizione rispetto al Sole negli equinozi o nei solstizi? 3 Inclina ora il mappamondo come nella figura 3. a) Come varia l illuminazione del polo nord durante la rotazione del globo? E quella del polo sud? 166 b)in Italia è estate o inverno? E in Australia? 3

23 sintesi attiva audio ON LINE U7 La Terra e la Luna Inserisci nel testo che segue le parole chiave mancanti elencate al fondo. 1. La forma della Terra. La figura della Terra che si avvicina meglio alla sua forma è l... ellissoide di rotazione. La distanza fra il polo nord e il polo sud è minore lievemente... del diametro dell Equatore. 2. Orientarsi sulla Terra. La Terra viene suddivisa in meridiani e.... Per orientarsi si usa la longitudine e la La rotazione terrestre. La Terra ruota intorno al proprio..., compiendo un giro completo in un giorno.... Una conseguenza immediata della rotazione è l alternarsi del e della.... La linea che separa il giorno dalla notte si chiama La rivoluzione terrestre. La Terra compie un giro completo intorno al Sole in 365 giorni, 5 ore, 48 minuti. Questo periodo si chama.... e corrisponde a un... circa. Le conseguenze della rivoluzione sono la diversa durata del giorno e della notte e l alternarsi delle La Luna. La Luna è l unico satellite... della Terra. Il suo periodo di rivoluzione coincide con quello di rotazione e quindi la Luna mostra alla Terra sempre la stessa Le fasi lunari. Sono in numero di otto. La fase in cui la Luna appare una sfera ben illuminata si chiama... ; quella a essa opposta si chiama.... Le fasi in cui la Luna ci appare illuminata per metà si chiamano Le eclissi. Quando la Luna si allinea perfettamente fra il Sole e la Terra abbiamo un... di Sole. Le eclissi di Sole possono essere parziali o.... ellissoide di rotazione asse solare giorno periodo di rivoluzione plenilunio circolo di illuminazione totali minore notte stagioni naturale faccia latitudine novilunio quarti eclissi anno paralleli 167

24 verifica test ON LINE U7 La Terra e la Luna Che cosa so 1 Vero o falso? 1.1 La distanza fra la Terra e il Sole è costante. V F 1.2 Le stagioni non dipendono direttamente dalla distanza fra il Sole e la Terra. V F 1.3 La Luna è un pianeta che ruota intorno al Sole in un orbita molto vicina a quella della Terra. V F 1.4 La faccia che mostra la Luna è sempre la stessa. V F 1.5 La Terra è una sfera. V F 1.6 Sulla superficie della Luna ci sono grandi pozze d acqua ghiacciata, denominate mari. V F 1.7 Durante il novilunio la Luna appare luminosissima. V F 1.8 Nell eclissi solare, la Luna nasconde il Sole allineandosi fra questo e la Terra. V F 1.9 La Luna è priva di atmosfera. V F 1.10 Fra il Tropico del Cancro e del Capricorno, i raggi solari colpiscono talvolta la Terra perpendicolarmente. V F 2 Scegli la risposta corretta. 2.1 La distanza fra il polo nord e il centro della Terra: a b c è maggiore del raggio equatoriale. è minore del raggio equatoriale. è uguale al raggio equatoriale. 2.2 Nel solstizio d estate: a b c d il giorno dura di più della notte. la notte dura più del giorno. il giorno ha la stessa durata della notte. il giorno dura tre volte la notte. 2.3 Il periodo di rivoluzione ha una durata: a b c d esattamente di un giorno. esattamente di 365 giorni. lievemente inferiore a un giorno. lievemente superiore a 365 giorni. 2.4 Le maree sono causate: a b c d dalla forza centrifuga dovuta alla rotazione della Terra. solo dall attrazione della Luna. dalla combinazione dell attrazione del Sole e della Luna. solo dall attrazione del Sole. 3 Completa le seguenti frasi. 3.1 Inserisci al posto dei puntini il termine corretto, scegliendolo fra i seguenti: zona, area, circolo. La linea che separa la parte della Terra illuminata dal Sole da quella in ombra si chiama di illuminazione. 3.2 Inserisci al posto dei puntini il termine corretto, scegliendolo fra i seguenti: primo, secondo, ultimo, mezzo. Quando il Sole illumina la Luna a 90 rispetto a noi da est siamo nella fase di quarto. 4 Completa. 4.1 Inserisci nella figura i termini corretti scegliendoli tra i seguenti: raggio polare, raggio equatoriale, polo sud, Equatore. Che cosa so fare 168

25 equinozio di primavera (21 marzo) 4.2 Inserisci nella figura i termini corretti scegliendoli tra i seguenti: inverno, primavera, equinozio, solstizio. Sole Sole e ESTATE AUTUNNO 5 Rispondi. 5.2 Riordina i seguenti fenomeni, dal più frequente al più raro: a alta marea c plenilunio b eclissi di Luna d eclissi di Sole Riordina le seguenti fasi lunari: a novilunio c plenilunio b ultimo quarto d primo quarto... 6 Spiega il significato dei seguenti termini. Giorno solare:... Plenilunio:... Fuso orario:... Equinozio:... Eclissi:... Mappa dei concetti mappa ON LINE Completa la mappa. LA TERRA ha un... satellite naturale ruota intorno al Sole ruota attorno al proprio asse che si compie in un che si compie in un che è la... che ha otto che mostra sempre la stessa se si allinea fra il e la dà luogo a una

26 U8 Il Sistema solare contenuti obiettivi 1. L origine del Sistema solare 2. Il Sole 3. I pianeti interni 4. I pianeti esterni 5. Le leggi di Keplero e di Newton 6. Altri corpi celesti Sapere com è fatto il Sistema solare Conoscere la struttura del Sole Sapere come si sviluppa l energia solare Conoscere i pianeti e gli altri corpi celesti