ORIENTARSI sulla TERRA

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1 ORIENTARSI sulla TERRA significato del termine orientarsi : il termine orientarsi indica letteralmente la capacità di individuare l oriente e fa quindi riferimento alla possibilità di localizzare i quattro punti cardinali est, ovest, nord e sud; poiché la linea nord-sud è ortogonale alla linea est-ovest, per orientarsi è sufficiente stabilire la posizione di un punto cardinale sull orizzonte, visto che poi localizzazione degli altri tre è immediata; orientamento attraverso il moto apparente del Sole: i punti in cui sorge e tramonta il Sole coincidono esattamente con i punti cardinali est ed ovest solo nei giorni degli equinozi (in tutti gli altri giorni il Sole sorge leggermente spostato a nord durante l inverno e leggermente spostato a sud durante l estate); nella zona temperata boreale il punto cardinale sud è individuato dalla direzione in cui si trova il sole nell istante del mezzogiorno vero astronomico, quando cioè in sole raggiunge la massima altezza al di sopra del piano dell orizzonte (nella regione temperata australe la direzione del sole nell istante del mezzogiorno vero astronomico individua invece il punto cardinale nord); uno strumento che può essere utilizzato per stabilire la culminazione del Sole è lo gnomone, costituito da un asta infissa verticalmente su un piano; nella regione intertropicale, la direzione individuata dalla posizione del sole nell istante del mezzogiorno vero astronomico può coincidere con la direzione del nord oppure del sud a seconda del periodo dell anno; nelle regioni polari la direzione del sole nell istante del mezzogiorno vero astronomico può essere impiegata per individuare i punti cardinale solo durante il grande dì; orientamento attraverso un orologio: i punti cardinali sud oppure nord possono essere individuati orientando un orologio in modo tale che la lancetta delle ore sia diretta verso il Sole; la bisettrice dell angolo misurato in senso orario che la lancetta delle ore forma con la direzione delle 12 individua il punto cardinale sud durante il mattino ed il punto cardinale nord durante il pomeriggio;

2 orientamento attraverso le stelle: durante la notte, la direzione del nord può essere individuata nell emisfero boreale proiettando, sul piano dell orizzonte, la semiretta che unisce i nostri occhi con la Stella Polare; per individuare la posizione della Stella Polare è possibile cercare nella volta celeste l Orsa Maggiore e prolungare di cinque volte il segmento immaginario che congiunge le due stelle anteriori della costellazione: nell emisfero australe la direzione del sud può essere individuata in maniera analoga facendo riferimento ad una stella, Octantis, appartenente alla Costellazione dell Ottante (spesso si utilizza tuttavia la costellazione della Croce del Sud che, pur essendo spostata di circa 30 dal Polo sud celeste, è facilmente riconoscibile perché più luminosa); orientamento attraverso la bussola: in ogni istante, i punti cardinali possono essere individuati mediante l impiego di una bussola, costituita da un ago magnetico (libero di ruotare in un piano orizzontale) che si dispone lungo la direzione delle linee di forza del campo magnetico terrestre; la direzione individuata dalla bussola non coincide esattamente con la direzione del meridiano geografico del luogo, ma forma con esso un angolo che prende il nome di declinazione magnetica; la declinazione magnetica può essere occidentale (se la direzione individuata dall ago magnetico è spostata ad ovest rispetto alla direzione del meridiano geografico del luogo), orientale (se la direzione individuata dall ago magnetico è spostata ad est rispetto alla direzione del meridiano geografico del luogo) e nulla (se le due direzioni coincidono);

3 la direzione individuata da un ago magnetico non coincide generalmente con la direzione del meridiano geografico del luogo in quanto i poli magnetici (definiti come i punti in corrispondenza dei quali un ago magnetico libero di muoversi si dispone perpendicolarmente rispetto alla superficie terrestre) non coincidono con i poli geografici; i poli magnetici non sono diametralmente opposti (la loro congiungente non passa cioè per il centro della Terra), hanno una posizione che varia nel tempo e non possono essere identificati con un preciso punto geometrico, bensì con zone di estensione variabile; COORDINATE POLARI posizione relativa di un punto: per indicare in maniera approssimativa la posizione relativa di un punto rispetto ad un osservatore è possibile utilizzare la rosa dei venti, in cui le diverse direzioni vengono anche indicate con il nome dei venti che spirano da queste ultime; per assegnare con maggiore precisione la posizione relativa di un punto rispetto all osservatore è necessario definirne le coordinate polari, costituite rispettivamente dall azimuth e dalla distanza: - l azimuth è l angolo, misurato in senso orario, compreso tra la direzione del nord e la direzione della linea di congiunzione tra l osservatore ed il punto preso in considerazione; - la distanza è la misura lineare che separa l osservatore dal punto preso in considerazione;

4 DETERMINAZIONE della LATITUDINE determinazione della latitudine mediante l uso di una stella: nell emisfero boreale la latitudine di un qualsiasi punto può essere definita calcolando l inclinazione dei raggi della Stella polare con il piano dell orizzonte; poiché la Stella polare si trova sul prolungamento dell asse di rotazione terrestre e poiché i suoi raggi si possono ritenere paralleli tra loro (essendo molto grande la distanza dalla Terra), la latitudine di un qualsiasi punto dell emisfero boreale coincide con l angolo formato dai raggi della stella con il piano dell orizzonte; questo stesso metodo può essere utilizzato prendendo in considerazione anche un altra stella, purché se ne conosca la distanza angolare p dal Polo celeste; in questo caso la latitudine del luogo si ottiene sottraendo dall altezza massima che la stella raggiunge sul piano dell orizzonte il valore della sua distanza polare: = p determinazione della latitudine mediante l altezza del Sole: nei giorni degli equinozi, la latitudine di un qualsiasi punto della superficie terrestre può essere ottenuta misurando l altezza del Sole rispetto al piano dell orizzonte nell istante del mezzogiorno vero astronomico;

5 nei giorni degli equinozi i raggi del Sole sono perpendicolari in corrispondenza dell equatore: l angolo che essi formano in ogni punto della superficie terrestre con il piano dell orizzonte è quindi complementare al latitudine del luogo di osservazione; DETERMINAZIONE della LONGITUDINE la determinazione della longitudine può essere definita confrontando l ora vera locale del luogo di osservazione con quella del meridiano fondamentale di Greenwich; poiché il giorno solare medio ha una durata di 24 h, l intervallo di tempo necessario affinché si passi dalla culminazione del Sole su di un meridiano alla culminazione del Sole sul meridiano successivo è di 4 m : se l ora vera locale è maggiore (minore) rispetto a quella del meridiano di Greenwich, la culminazione sul meridiano del luogo di osservazione si è verificata prima (dopo) della culminazione sul meridiano di Greenwich: il luogo di osservazione si trova quindi ad est (ovest) rispetto al meridiano fondamentale; m 4 m se in un certo luogo sono le nello stesso istante in cui a Greenwich sono le 18.20, la longitudine del luogo di osservazione è 50 W; DETERMINAZIONE dell ALTITUDINE poiché la superficie terrestre presenta rilievi e depressioni, per definire esattamente la posizione di un punto occorre assegnare anche l altitudine, definita come l altezza rispetto al livello del mare; lo strumento utilizzato per misurare l altitudine è l altimetro che sfrutta la variazione della pressione atmosferica al variare della altitudine rispetto al livello del mare; nel caso delle depressioni oceaniche, la profondità può essere determinata per mezzo dell ecoscandaglio, tra i quali ricordiamo quello acustico (basato cioè sul calcolo del tempo impiegato dal suono per raggiungere il fondo e ritornare in superficie);

6 La MISURA del TEMPO nell antichità è stata soprattutto l astronomia a fornire i metodi per la misura del tempo, basati in particolare sui moti di rotazione e di rivoluzione della Terra: sono state così definite due unità di misura fondamentali, costituite dal giorno e dall anno; giorno sidereo: il giorno sidereo è l intervallo di tempo necessario affinché la Terra compia una rotazione completa attorno al proprio asse rispetto ad una stella lontana; più correttamente, il giorno sidereo è l intervallo di tempo che intercorre tra due culminazioni successive di una stella lontana sullo stesso meridiano terrestre (la durata del giorno sidereo è pari a 23 h 56 m 4 s ); giorno solare: il giorno solare è l intervallo di tempo necessario affinché la Terra compia una rotazione completa attorno al proprio asse rispetto al Sole (più correttamente, il giorno solare è l intervallo di tempo che intercorre tra due culminazioni successive del Sole sullo stesso meridiano terrestre); a differenza del giorno sidereo, la durata del giorno solare non è costante ma varia nel corso dell anno: il giorno solare ha infatti una durata maggiore quando la Terra si muove più velocemente nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole (e quindi in perielio) ed ha una durata inferiore quando la Terra si muove più lentamente nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole (e quindi in afelio); il giorno solare medio ha una durata di 24 h ed è definito come media della durata di tutti i giorni solari nel corso di un anno; anno sidereo: l anno sidereo è l intervallo di tempo necessario affinché la Terra compia una rivoluzione completa attorno al Sole rispetto ad una stella lontana (la sua durata è pari a 365 d 6 d 9 m 10 s ); anno solare: l anno solare è l intervallo di tempo che intercorre tra due equinozi (oppure tra due solstizi) consecutivi dello stesso tipo (la sua durata è pari a 365 d 5 d 48 m 46 s, un valore inferiore rispetto a quello dell anno sidereo a causa del moto di precessione degli equinozi); anno civile: l anno civile è l intervallo di tempo, formato da un numero intero di giorni, attraverso il quale i vari popoli possono fissare le epoche di determinati avvenimenti; calendario usato dai Romani: il calendario usato dagli antichi Romani era formato da dodici mesi lunari e la sua durata era quindi di 355 giorni; per correggere l errore commesso, con scadenza biennale, veniva aggiunto un mese (detto mese intercalare) formato da 22 giorni: con il passare dei secoli si venne tuttavia a creare un forte disaccordo tra le date del calendario e le condizioni meteorologiche, rendendo quindi necessaria una correzione mediante l introduzione del calendario giuliano; calendario giuliano: nel calendario giuliano, introdotto da Giulio Cesare nel 45 a.c., la durata dell anno venne quantificata in 365 giorni, aggiungendo poi ogni quattro anni un giorno al mese di febbraio ( la durata media dell anno divenne quindi pari a 365 d 6 h, superiore alla durata effettiva dell anno solare per 11 m 14 s );

7 a causa dell errore commesso, nel XVI secolo l inizio della primavera si verificava non il 21 marzo ma l 11 marzo: per volontà del Papa Gregorio XIII venne quindi introdotto il nuovo calendario gregoriano; calendario gregoriano: per correggere l errore di 11 m 14 s commesso ogni anno dal calendario giuliano, il calendario gregoriano stabiliva che tra gli anni secolari potevano essere considerati bisestili solo gli anni divisibili per 400; nel calendario gregoriano in un periodo di tempo pari a 400 anni ci sono tre anni bisestili in meno rispetto al calendario giuliano: in questo modo l errore in eccesso commesso dall anno giuliano viene corretto con i tre giorni in meno dell anno gregoriano; h m 14 s 3 TEMPO VERO, TEMPO CIVILE e FUSI ORARI ora vera astronomica: per convenzione, il giorno civile viene suddiviso in 24 ore, nel corso delle quali si possono individuare la mezzanotte ed il mezzogiorno; se dovessimo basarci sul Sole per regolare il nostro orologio, il mezzogiorno astronomico dovrebbe coincidere con l istante in corrispondenza del quale il Sole culmina sul meridiano del luogo di osservazione (ovvero con l istante in cui il Sole raggiunge la massima altezza rispetto all orizzonte); in realtà, poiché la Terra è sferica e ruota su sé stessa, il Sole culmina su ogni meridiano in momenti diversi: in Italia, a esempio, il mezzogiorno astronomico si verifica prima nelle località a est, come Trieste, e poi (con un certo ritardo) nelle località a ovest, come Torino; in generale si può allora affermare che solo nelle località che si trovano sul medesimo meridiano il mezzogiorno vero astronomico si verifica nello stesso istante, anche se il Sole sorge e tramonta in momenti diversi a seconda della latitudine; è evidente che non è possibile utilizzare, come riferimento per la misura del tempo, l ora vera astronomica senza causare inconvenienti nei rapporti e negli scambi tra località diverse, anche della stessa Nazione; ora nazionale: l ora nazionale è definita come l ora vera o locale del meridiano passante per la capitale di uno stato ed estesa all intero territorio di quest ultimo; l ora nazionale è estremamente scomoda in quanto, nel passaggio da uno stato all altro, sarebbe necessario modificare non solo l ora, ma anche i minuti ed i secondi: per ovviare a questo inconveniente, nel 1859 l astronomo italiano Quirico Filopanti introdusse il sistema dei fusi orari; sistema dei fusi orari: nel sistema dei fusi orari, la superficie terrestre è suddivisa in 24 spicchi (detti per l appunto fusi orari), limitati da meridiani posti ad una distanza di 15 in longitudine, all interno dei quali si assume l ora civile convenzionale, definita come l ora vera o locale del meridiano centrale;

8 in ogni luogo della Terra possiamo allora distinguere un ora vera astronomica determinata in base alla posizione del Sole ed un ora civile convenzionale: Torino, Milano e Trieste non hanno ad esempio la stesa ora vera astronomica, ma hanno la stessa ora civile convenzionale (che coincide con l ora del meridiano dell Europa centrale, passante per l Etna e per Termoli); in Italia, ad esempio, l ora civile convenzionale coincide con l ora vera o locale del meridiano passante per Termoli e per l Etna: spostandosi verso est (oppure verso ovest) è necessario spostare in avanti (oppure indietro) di un ora gli orologi; i fusi orari sono numerati progressivamente a partire dal fuso 0 centrato rispetto al meridiano di Greenwich: i fusi ad est (oppure ad ovest) di Greenwich sono numerati con numeri positivi (oppure negativi) e spostandoci in uno di essi è necessario spostare in avanti (oppure indietro) la lancette delle ore di un numero pari al numero del fuso; le linee che delimitano i fusi orari non coincidono generalmente con l andamento dei meridiani, ma hanno un andamento irregolare al fine di seguire i confini politici degli Stati; in alcuni Paesi, inoltre, l ora civile convenzionale non differisce da quella del fuso centrale per un numero intero di ore (un esempio è quello dell India); linea internazionale del cambiamento di data: la linea internazionale del cambiamento di data coincide con l antimeridiano di Greenwich e rappresenta la linea oltrepassata la quale non è necessario modificare l ora ma è necessario cambiare la data; quando a Greenwich è mezzogiorno, per esempio del 2 marzo, sull antimeridiano sarà contemporaneamente mezzanotte del 1 marzo e del 2 marzo: sarà mezzanotte del 1 marzo per chi si muove da meridiano di Greenwich verso ovest e sarà mezzanotte del 2 marzo per chi si muove dal meridiano di Greenwich verso est; il problema della linea del cambiamento di data si pose per la prima volta in occasione del viaggio di circumnavigazione di Magellano nel settembre del 1519: partiti dalla Spagna con rotta verso ponente, l equipaggio

9 della nave Victoria giunto a Capo Verde apprese con grande stupore che era giovedì 10 luglio, mentre per i libri di bordo doveva essere mercoledì 9 luglio;