Dalle tecniche di misurazione di Delambre e Méchain alla attuale definizione di metro

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1 Dalle tecniche di misurazione di Delambre e Méchain alla attuale definizione di metro INDICE Dalle tecniche di misurazione di Delambre e Méchain alla attuale definizione di metro...1 LA TRIANGOLAZIONE...1 Principio di triangolazione...1 GEODESIA...3 GEOIDE ED ELLISSOIDE...3 STORIA DELLA GEODESIA...3 TECNICHE ATTUALI DI MISURAZIONE...4 LA DEFINIZIONE DI METRO...4 DEFINIZIONE DI METRO...4 LA TRIANGOLAZIONE Principio di triangolazione Procedimento che permette di misurare la lunghezza di un percorso rettilineo per mezzo di una serie di misure angolari e di una sola misura lineare. Per applicarlo occorre: costruire una catena di triangoli che ricoprano l arco, stabilendo una serie di segnali elevati da una parte all altra dell arco. Ogni vertice deve essere visibile dai due precedenti e dai due successivi. Poi, determinare il valore degli angoli tramite delle mire. Misurazioni geodetiche effettuate con l ausilio del circolo ripetitore. Misurare, sul terreno stesso, un solo angolo di uno dei triangoli, la base della triangolazione, che dà la scala della triangolazione. Misurazione effettuata con l ausilio di regoli piatti. Determinare la direzione dei lati in rapporto al meridiano. Per far ciò bisogna misurare l angolo che i lati formano col meridiano, gli azimut. Ci si basa sul teorema per cui se si conoscono due angoli e un lato di un triangolo, se ne conoscono tutti i lati. Si deve poi determinare l ampiezza dell arco attraverso la determinazione delle latitudini delle due estremità. Misurazioni astronomiche effettuate con l ausilio del circolo ripetitore. Poi bisogna ridurre alla retta orizzontale. Poiché i vertici dei triangoli, rappresentati dai segnali, non sono alla stessa altezza, i triangoli risultano inclinati. Per riportarli in orizzontale, bisogna misurare l angolo di ciascun lato con la verticale delle estremità del lato, misure zenitali. La rotondità della Terra comporta che i lati dei triangoli non siano segmenti di retta, ma archi. Attraverso formule matematiche si riconduce l insieme del dispositivo di calcolo al livello del mare. 1

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3 GEODESIA Studio della forma e delle dimensioni della Terra e dei suoi aspetti di carattere gravitazionale. GEOIDE ED ELLISSOIDE Anche se la Terra non ha una curvatura uniforme e una superficie regolare, per alcuni scopi particolari, come la realizzazione di carte geografiche, si opera come se così fosse. La superficie di riferimento per eccellenza è il livello del mare, ma poiché nemmeno questo è perfettamente uguale dappertutto, ci si riferisce a una superficie ideale, il cosiddetto geoide. Per visualizzare il geoide si deve immaginare la superficie terrestre come si presenterebbe se non vi fossero fenomeni di marea e se i mari di tutta la Terra fossero perfettamente comunicanti, e quindi rigorosamente allo stesso livello. Il geoide viene definito come superficie equipotenziale della gravità, ovvero come la superficie sulla quale l'accelerazione prodotta dalla forza di gravità è identica in ogni punto. Il geoide è una superficie liscia che può essere approssimata da un ellissoide. Quest'ultimo è un solido che si ottiene facendo ruotare un'ellisse attorno al suo asse minore, e assomiglia a una sfera schiacciata ai poli. STORIA DELLA GEODESIA Il geografo greco Eratostene, vissuto nel III secolo a.c., fu uno dei primi a misurare con una buona precisione la lunghezza del meridiano terrestre. Prima di ottenere risultati migliori fu necessario attendere il XVIII secolo: nel 1735 le spedizioni francesi in Perù e in Lapponia (guidate rispettivamente da Charles-Marie de La Condamine e Pierre-Louis Maupertuis) misurarono per la prima volta un arco di meridiano ricorrendo al procedimento della triangolazione. Le leggere discrepanze di misurazione dimostrarono che la forma sferica della Terra è leggermente schiacciata ai poli, come era stato previsto da Isaac Newton. Queste importanti acquisizioni permisero a Jean-Baptiste-Joseph Delambre e a Pierre-François-André Mechain di fissare con precisione la lunghezza del metro, definito come un decimilionesimo della distanza fra equatore e Polo Nord, calcolata sul meridiano passante per l'osservatorio di Parigi. 3

4 TECNICHE ATTUALI DI MISURAZIONE Dalla metà del XX secolo, i geodeti sfruttano onde elettromagnetiche di varia lunghezza per compiere misurazioni su lunghe distanze e in questo modo hanno potuto raffinare notevolmente i dati disponibili precedentemente. Ad esempio, con il metodo noto come Very Long Baseline Interferometry (VLBI, Interferometria a lunghissima base), si elaborano i segnali provenienti da un quasar e ricevuti da due radiotelescopi astronomici molto lontani tra di loro (anche decine di migliaia di chilometri). Il ritardo temporale con cui il segnale perviene ai due radiotelescopi permette di calcolare la distanza fra di essi con un margine di errore inferiore al centimetro. Sempre più utilizzati per le misurazioni geodetiche sono i satelliti artificiali. Il Global Positioning System (GPS) è un sistema statunitense di 24 satelliti che permette a chiunque sia dotato di un apposito strumento di ricezione di determinare le proprie coordinate in un punto qualsiasi della superficie terrestre con una margine di errore in qualche caso inferiore al centimetro. Anche la Russia dispone di un sistema satellitare analogo, denominato GLONASS (Global Navigation Satellite System). Esistono inoltre sistemi laser che permettono di misurare gli effetti della gravità terrestre sull'orbita di particolari satelliti. I satelliti altimetrici sfruttano un sistema radar per misurare il livello della superficie oceanica e contribuire così a definire la forma del geoide. Le tecnologie satellitari, in grado di rilevare i minimi cambiamenti relativi delle posizioni di diversi punti sulla superficie terrestre, vengono inoltre impiegate per valutare i movimenti relativi delle zolle crostali ed effettuare misurazioni utili alla previsione dei terremoti. LA DEFINIZIONE DI METRO Il Sistema decimale di unità di misura (dal greco metron, "misura") fu introdotto per legge in Francia nel 1793, e successivamente adottato nella maggior parte dei paesi del mondo. DEFINIZIONE DI METRO La prima convenzione definiva il metro (m), come la decimilionesima parte della 4

5 distanza tra l'equatore e il Polo Nord, calcolata lungo il meridiano passante per Parigi; le difficoltà ad applicare tale definizione, causate dalla forma sferica della Terra, indussero gli studiosi a ridefinire il metro come la distanza tra due linee sottili incise su una sbarra di platino-iridio, prototipo del metro internazionale, conservato all Ufficio Internazionale di Pesi e Misure di Sèvres (Parigi). In una successiva definizione, il metro venne assunto come ,73 volte la lunghezza d'onda della luce rosso-arancione emessa dall isotopo 86 del cripto; tuttavia le esigenze scientifiche condussero a una ancor più accurata definizione, che venne data nel 1983, quando si attribuì al metro la medesima lunghezza della distanza percorsa dalla luce nel vuoto nell'intervallo di tempo di 1/ secondi. 5

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