Moti della Terra. Rotazione e Rivoluzione: Prove e conseguenze

Transcript

1 Moti della Terra Rotazione e Rivoluzione: Prove e conseguenze

2 La Terra compie diversi movimenti. Noi esamineremo solo il movimento di rotazione (intorno al proprio asse) e quello di rivoluzione (intorno al Sole).

3 MOTO DI ROTAZIONE La Terra compie il movimento di rotazione ruotando intorno al proprio asse in 24 ore. Se osservato dal Polo nord celeste, il nostro pianeta ruota in senso antiorario. Se invece osserviamo la Terra dal Polo sud celeste (con la Stella polare dalla parte opposta), il movimento avviene in senso orario.

4 MOTO DI ROTAZIONE Ci sono diverse prove a sostegno del moto di rotazione Prove indirette: Apparente spostamento diurno dei corpi celesti da est ad ovest; Analogia con gli altri pianeti; Prove dirette: Esperienza di Guglielmini; Pendolo di Foucault.

5 MOTO DI ROTAZIONE ESPERIENZA DI GUGLIELMINI (1791) Guglielmini lascia cadere un peso dalla Torre degli Asinelli di Bologna; il peso non cade sulla verticale individuata con il filo a piombo, ma risulta spostato verso est. Infatti un corpo libero di muoversi non segue la verticale ma disegna un moto a forma di parabola poiché mentre cade (per la forza di gravità) si sposta anche (per inerzia) nel senso del moto di rotazione con la stessa velocità lineare posseduta nel momento in cui viene lasciato. La velocità lineare di partenza dipende dalla distanza dal centro della Terra.

6 MOTO DI ROTAZIONE PENDOLO DI FOUCAULT (1851) Foucault costruì nel Pantheon di Parigi un pendolo lungo 68 m con una massa di 30 kg dotata di una punta che lasciava delle tracce sulla sabbia cosparsa sul pavimento. Col passare del tempo le tracce lasciate dalla punta ruotavano in senso orario compiendo una rotazione completa in 32 ore.

7 PENDOLO DI FOUCAULT (1851) MOTO DI ROTAZIONE Foucault sapeva, dalla Fisica, che il piano di oscillazione di un pendolo rimane costante e quindi concluse che doveva essere il pavimento a ruotare in senso antiorario. Ai poli il piano di oscillazione compirebbe un giro completo in 24 ore perché l asse di rotazione coincide con l asse del pendolo. All equatore il piano di oscillazione del pendolo resterebbe fermo perché il piano di oscillazione sarebbe perpendicolare all asse di rotazione.

8 MOTO DI ROTAZIONE Conseguenze moto rotazione Ci sono diverse conseguenze al moto di rotazione. Qui illustreremo solo l alternarsi del dì e della notte poiché è quella che più incide sulle attività umane. La metà illuminata della terra è divisa da una metà oscura detta circolo di illuminazione, che a causa dell atmosfera è una fascia, e non una linea, in cui si verificano i crepuscoli.

9 Crepuscoli Nell attraversare i vari strati dell atmosfera, che hanno densità diversa, i raggi solari subiscono una rifrazione, ossia vengono deviati dalla loro direzione originaria; quindi essi riescono a colpire anche parte della superficie terrestre che dovrebbe essere invece nell oscurità completa. MOTO DI ROTAZIONE

10 MOTO DI RIVOLUZIONE Il moto di rivoluzione avviene in circa 365 giorni e durante questo movimento la Terra compie un orbita ellittica intorno al Sole. Se visto dal Polo nord celeste questo movimento avviene in senso antiorario. La lunghezza dell orbita terrestre è di quasi km, e la Terra la percorre alla velocità di km/h. In accordo con la seconda legge di Keplero, la velocità della Terra non è costante.

11 Osservando il Sole dalla Terra, sembra che durante l anno esso descriva sulla Sfera celeste un circolo massimo, chiamato Eclittica, passando davanti alle 12 costellazioni dello Zodiaco. MOTO DI RIVOLUZIONE

12 Asse terrestre MOTO DI RIVOLUZIONE asse equatore Piano eclittica L asse terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano dell eclittica in media di 23 27

13 Il diverso riscaldamento dei vari luoghi della superficie terrestre dipende dall inclinazio ne dei raggi del Sole e non dalla maggiore o minore vicinanza al Sole MOTO DI RIVOLUZIONE

14 MOTO DI RIVOLUZIONE La conseguenza del movimento di rivoluzione, insieme all inclinazione dell asse terrestre è l alternarsi delle stagioni. A seconda della posizione nell orbita di rivoluzione, si possono individuare quattro posizioni principali di illuminazione della Terra

15 EQUINOZI (21 marzo; 23 settembre) MOTO DI RIVOLUZIONE 1. Il circolo d illuminazione coincide con un meridiano e passa per entrambi i poli; 2. I raggi solari sono perpendicolari all Equatore. Le ore di luce sono pari alle ore di buio sia nell emisfero nord che nell emisfero sud

16 SOLSTIZI (21 giugno; 22 dicembre) MOTO DI RIVOLUZIONE 1. I raggi solari perpendicolari al Tropico del Cancro; 2. Il circolo di illuminazione è tangente ai circoli polari; 3. Il Polo Sud è completamente in ombra mentre il Polo Nord è illuminato per tutte le 24 ore. Nell emisfero sud si ha la massima durata della notte e la più breve durata del giorno. 1. I raggi solari perpendicolari al Tropico del Capricorno; 2. Il circolo di illuminazione è tangente ai circoli polari; 3. Il Polo Nord è completamente in ombra mentre il Polo Sud è illuminato per tutte le 24 ore. Nell emisfero nord si ha la massima durata della notte e la più breve durata del giorno.

17 MOTO DI RIVOLUZIONE La rivoluzione della Terra intorno al Sole e le attuali posizioni degli equinozi e dei solstizi.

18 MOTO DI RIVOLUZIONE Il Sole di mezzanotte si può osservare soltanto nei luoghi compresi entro i circoli polari: per tutto l arco della giornata il Sole si mantiene sopra l orizzonte.

19 LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO Prendendo in considerazione il moto di rotazione terrestre (quello che la Terra compie attorno al suo asse) e il movimento di rivoluzione (quello che la Terra compie attorno al Sole) si sono create le due principali unità di misura del tempo: il giorno (durata della rotazione) e l'anno (durata della rivoluzione). Ci sono più definizioni di giorno e di anno. Si definiscono innanzitutto un giorno sidèreo e un giorno solare, a seconda che riferiamo la rotazione terrestre a una stella o al Sole.

20 LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO Il giorno sidèreo o siderale è l'intervallo di tempo compreso fra due passaggi consecutivi di una stella sullo stesso meridiano; la sua durata, pressoché invariabile, è di 23 ore e 56 minuti, e corrisponde al tempo impiegato dalla Terra per compiere un'intera rotazione. Infatti si può considerare trascurabile lo spostamento che la Terra effettua, nel contempo, lungo la sua orbita intorno al Sole, data l'enorme distanza, dal sistema solare, della stella presa come punto di riferimento. Il giorno solare è l'intervallo di tempo compreso fra due passaggi consecutivi del Sole sullo stesso meridiano. Esso è più lungo di circa 4 minuti del giorno sidèreo (e dura perciò all'incirca 24 ore), non essendo più trascurabile lo spostamento che la Terra compie intorno al Sole mentre effettua la sua rotazione, data la vicinanza di quest'ultimo. Inoltre, il giorno solare non è una misura costante, ma è un po' più lungo in inverno e un po' più corto in estate, poiché varia la velocità del moto di rivoluzione della Terra. Il giorno solare medio, che rappresenta la media aritmetica di tutti i giorni solari di un anno, è invece una misura costante, adatto quindi alle esigenze della vita civile, ed è preso come unità-base per la misurazione del tempo. La sua durata risulta così di 24 ore esatte, ognuna delle quali (ora solare media) viene suddivisa a sua volta in 60 minuti primi, suddivisi anche questi in 60 minuti secondi.

21 LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO L'anno sidèreo o siderale corrisponde all'intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi del Sole per uno stesso punto dell'eclittica, riferito a una stella. Misura la durata di una completa rivoluzione della Terra, che è di 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 10 secondi (in giorni solari medi). L'anno solare o tropico o tropicale è il periodo di tempo compreso fra due passaggi successivi del Sole all'equinozio di primavera (misura dunque il periodo di tempo intercorrente tra l'inizio della primavera e l'inizio della primavera successiva), e ha una durata di 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 45 secondi. Ed è proprio l'anno solare il periodo a cui si è fatto riferimento per l'istituzione dell'anno civile, unità di misura del tempo effettivamente utilizzata e basata su un arrotondamento dell'anno solare per esigenze di praticità. Per questo l'anno civile è sempre costituito da un numero intero di giorni, che possono essere 365 (nel caso si tratti di un anno comune) o 366 (nel caso si tratti di un anno bisestile).

22 LE UNITÁ DI MISURA DEL TEMPO Dal 1972 la misurazione del tempo è stata ufficialmente abbinata al numero di oscillazioni atomiche del cesio, che vibra precisamente al ritmo di oscillazioni al secondo. La durata media ufficiale dell'anno è dunque di circa oscillazioni di cesio, equivalenti a 365, giorni. Poiché però la Terra non è così precisa nei suoi movimenti, l'orologio pilota dell'osservatorio navale degli Stati Uniti, che misura il Coordinated Universal Time, deve essere continuamente ricalibrato quasi ogni anno, in genere con l'aggiunta di qualche secondo, per stare per l'appunto al passo degli effettivi (imprecisi) movimenti della Terra.

23 I FUSI ORARI A causa della rotazione terrestre, l ora locale, che viene stabilita facendo riferimento al Sole, varia con la longitudine.

24 I FUSI ORARI Ecco i 24 fusi orari in cui è suddivisa la superficie terrestre. FINE