CAPITOLO 2 LA TERRA La Terra è un pianeta di forma rotondeggiante dalla superficie irregolare. La forma della Terra come quella di tutti i corpi celesti è stata determinata da forze gravitazionali dovute a forze fisiche: la forza newtoniana e quella centrifuga determinata dalla rotazione del nostro pianeta sul proprio asse. L attrazione gravitazionale diretta verso il baricentro del pianeta (idealmente il suo centro) ha fatto sì che la sua forma fosse sferoidale, mentre la forza centrifuga che agisce perpendicolarmente all asse di rotazione ha causato il leggero schiacciamento dei due poli. Per quanto riguarda la forma fisica della Terra si può affermare che essa è irregolare, basti pensare che i dislivelli tra le profondità oceaniche e le più alte vette presenti nelle molteplici catene montuose si aggira intorno ai 20.000/25.000 metri. Esiste un dislivello di diverse decine di metri anche tra le due masse oceaniche più importanti: l Oceano Atlantico e l Oceano Pacifico e nell estremo sud del continente sud-americano, dove si incontrano, danno vita a tempeste perenni di straordinaria violenza. Al fine di consentire la rappresentazione grafica della superficie terrestre e i calcoli che ne conseguono, ci permettiamo alcune considerazioni semplificative: 23
- - - estendendo a tutta la terra la superficie del mare si ottiene il GEOIDE geometricamente il geoide è assimilabile ad un ellissoide di rotazione, che è una figura solida ottenuta facendo ruotare un ellisse attorno al proprio asse minore. Vista la scarsa eccentricità del geoide (differenza tra asse minore e maggiore 1/297), introducendo una piccola approssimazione, si può considerare l ellissoide di rotazione - cioè la Terra- come una sfera terrestre convenzionale equivalente (stesso volume) di raggio 6371,2 Km (approssimata a 6370 Km). Disegno/confronto tra la terra come pianeta e l ellissoide matematico LE COORDINATE GEOGRAFICHE Quindi, d ora in poi considereremo la T. come una sfera perfetta. Per risolvere il problema fondamentale della navigazione (dove sono?) bisogna definire un sistema di coordinate che consentano la determinazione della posizione di un punto sulla sfera terrestre convenzionale. Per arrivare a questo dobbiamo costruire il RETICOLO GEOGRAFICO. Prima, però, dobbiamo fare alcune considerazioni importanti. La sfera è un corpo solido in cui qualsiasi retta passante per il centro è un asse di simmetria; quindi, per prima cosa, è necessario sceglierne uno come principale. 24
Viene scelto come asse fondamentale l asse di rotazione (asse terrestre) che incontra la superficie della sfera in due punti chiamati POLI. Quello dal quale si vede la terra ruotare in senso antiorario viene chiamato POLO NORD, l altro POLO SUD. Dall intersezione della sfera con un piano si ottiene sempre una circonferenza. Se il piano passa per il centro della sfera si ottiene un cerchio massimo, raggio uguale quello della sfera. In tutti gli altri casi si ottiene una circonferenza di raggio minore rispetto a quello della sfera (cerchio minore). Se il piano è perpendicolare all asse terrestre la circonferenza che si ottiene si chiama PARALLELO. I paralleli sono tutti cerchi minori ad eccezione di uno, che è un cerchio massimo e si chiama EQUATORE. Se il piano contiene l asse terrestre la circonferenza che si ottiene è un cerchio massimo che passa per i due poli. Si definisce MERIDIANO la semicirconferenza massima che va da un polo all altro; ANTIMERIDIANO la semicirconferenza massima opposta al meridiano. 25
L insieme dei meridiani, antimeridiani, paralleli e Equatore costituiscono il cosiddetto RETICOLO GEOGRAFICO. Sul reticolo geografico, stabilito sulla sfera terrestre convenzionale, per poter determinare la posizione di un punto è stato stabilito un sistema di coordinate sferiche ortogonali, paragonabili alle coordinate cartesiane che definiscono la posizione di un punto sul piano. Per fare questo, è necessario assumere dei riferimenti, cioè scegliere un parallelo ed un meridiano fondamentali. Quali assi di riferimento sono stati scelti l Equatore e il meridiano di Greenwich, per cui l origine delle coordinate geografiche è l intersezione di questi due circoli massimi. (Fra tutti i meridiani è stato scelto, come riferimento, il meridiano di Greenwich per le caratteristiche del proprio antimeridiano che è tra quelli che occupa il meno possibile di terre emerse.) L Equatore divide la Sfera Terrestre Convenzionale in due emisferi detti Emisfero Nord (Boreale) quello contenente il Polo Nord ed Emisfero Sud (Australe) quello contenente il Polo Sud. Invece il meridiano di Greenwich con il suo antimeridiano dividono la sfera terrestre convenzionale in due emisferi, quello Est che si trova a destra di un osservatore posto su Greenwich stesso che guarda verso il Polo Nord, West o Ovest quello opposto, cioè a sinistra. Ora definiamo le coordinate: LATITUDINE: La latitudine di un punto si indica con φ, è l angolo al centro sotteso all arco di meridiano compreso fra l Equatore e il punto considerato. Si misura in gradi da 0 a 90 e si dice Nord o positiva se il punto si trova nell emisfero Nord, Sud o negativa se il punto si trova nell emisfero Sud. 26
LONGITUDINE: La longitudine di un punto, si indica con λ, è l angolo al centro sotteso al più piccolo arco di Equatore compreso fra il meridiano passante per il punto e il meridiano di Greenwich. Si misura in gradi da 0 a 180 e si dice Est o positivo se il punto e nell emisfero Est, West o Ovest o negativo se il punto è nell emisfero Ovest. Esprimendo le coordinate coi soli gradi interi, la posizione di un punto cade però entro un area d incertezza enorme, pari a un riquadro del reticolo geografico, che, se preso su un planisfero, misura 60 x 60 miglia nautiche; per avere un significato pratico, le coordinate devono pertanto essere approssimate almeno al primo di grado, così da restringere il lato del riquadro a un solo miglio nautico (1852 x1852 m). Il numero dei primi di grado viene sempre espresso con due cifre, da 00 a 59. Per ridurre ulteriormente l approssimazione della posizione, le coordinate vengono espresse anche coi secondi di grado oppure, come più spesso avviene sui display dei sistemi di navigazione a lungo raggio, coi decimi di primo di grado. Per esempio, dalle carte di navigazione strumentale Jeppesen, risulta che le coordinate del VOR di Vogherasono 44 57.8 N/008 58.3 E, quelle del VOR di New York 40 38.0 N/O73 46.4 W, e quelle del VOR di Città del Capo 33 58.2 S/018 36.4 E. Quindi, se indico una coppia di coordinate (29 45 N; 095 22 W), si identifica un ben preciso punto della Terra. In definitiva, si può così sintetizzare: la latitudine rappresenta la distanza angolare del punto dall Equatore, la longitudine la distanza angolare dal meridiano di Greenwich. 27
NOTA BENE: Per convenzione nelle indicazioni delle coordinate geografiche l ordine dei dati numerici relativi ai punti della Terra, sono sempre di LAT. prima e LONG. poi. LAT.: due cifre per i gradi seguite dal simbolo N o S. LONG.: tre cifre per i gradi seguite dal simbolo E o W. Operando in questo modo non è indispensabile riportare la sigla in lettere greche. IL MAGNETISMO In natura esistono corpi che hanno la proprietà di attirarne altri nei cui componenti minerali è presente un certo quantitativo di materiale ferroso. Questi corpi si chiamano magneti, mentre il fenomeno di attrazione si chiama magnetismo. Il fenomeno del magnetismo è noto fin dal VII secolo a.c. quando Talete di Mileto scoprì la magnetite e le sue proprietà di attrarre il ferro e trasmettere le sue proprietà attrattive agli stessi pezzetti di ferro venuti a contatto, attraverso lo strofinamento. Consideriamo ora un magnete di forma allungata, le sue proprietà magnetiche si trovano localizzate alle due estremità che vengono rispettivamente indicate come Polo N (nord; positivo; rosso) e Polo S (sud; negativo; blu). 28
Due poli di segno opposto si attraggono (f. di attrazione) mentre due poli dello stesso segno si respingono (f. di repulsione). Si definisce campo magnetico la regione dello spazio entro cui il magnete fa sentire la sua influenza. IL MAGNETISMO TERRESTRE Il nostro pianeta ha nel proprio nucleo una altissima concentrazione di ferro, nickel ed altri metalli pesanti allo stato fuso e non, può per questo essere paragonato ad una gigantesca calamita. Dotato di un forte campo magnetico evidenziato dalle linee di forza che escono dal polo magnetico negativo (sud) ed entrano in quello positivo (nord) e tracciano idealmente sulla superficie terrestre un insieme di meridiani magnetici che danno origine ad una vera e propria gabbia magnetica che avvolge la terra grazie alla quale è possibile l utilizzo dello strumento principe per tutti i tipi di navigazione: terrestre, marittima e aerea; la BUSSOLA MAGNETICA. Per comprendere a pieno il principio di funzionamento di questo strumento è necessario, a completamento delle nozioni di magnetismo terrestre puntualizzare quanto segue: I poli magnetici non corrispondono ai poli geografici, hanno una diversa ubicazione rispetto a questi ultimi. Anche se questa differenza in termini geografici non è eccessiva è comunque importante. I poli magnetici hanno altre particolarità: non sono opposti tra loro e non sono fissi rispetto alla superficie terrestre. Caratteristica che viene evidenziata con il raffronto delle coordinate geografiche dei poli magnetici rilevata cento anni fa con quelle relative ai giorni nostri: fine ottocento: polo N magnetico = lat. 70 N; long. 090 W polo S magnetico = lat. 73 S; long. 147 E fine novecento: polo N magnetico = lat. 76 N; long. 100 W polo S magnetico = lat. 65 S; long. 139 E 29
Infine non giacciono sulla superficie terrestre ma al di sotto di quest ultima, come se i due estremi (i poli) dell asse magnetico terrestre fossero infilati per alcune centinaia di metri sotto terra. Le linee di forza entrano da un polo magnetico ed escono dall altro. Immaginiamo di sospendere ad un filo un ago magnetico dal suo baricentro (in modo da sottrarlo alla forza di gravità), osserveremmo che questo si disporrà parallelamente alle linee di forza (ovviamente invisibili) e perpendicolare al piano intersecante la superficie terrestre in corrispondenza dell equatore magnetico; ora immaginiamo di avvicinarci ad un polo magnetico, seguendo lo stesso meridiano di riferimento noteremmo che il parallelismo dell ago con la superficie del pianeta scompare e compare una inclinazione che aumenta fino a diventare massima in corrispondenza del polo magnetico che si è preso a riferimento e l estremità dell ago magnetico punta direttamente la superficie della terra. Rappresentazione della forza di inclinazione magnetica 30
Questo spiega l inattendibilità delle indicazioni della bussola magnetica ordinaria che impazzisce in prossimità dei poli magnetici stessi e di conseguenza rende difficoltoso, se non impossibile, l utilizzo delle sue indicazioni. Una delle prove evidenti di queste difficoltà è stata l impossibilità di raggiungere e determinare l ubicazione dei poli geografici finché non sono stati disponibili strumenti di navigazione e rilevamento della posizione indipendenti dai rilevamenti magnetici. Si definisce angolo di inclinazione magnetica (Dip Angle) l angolo compreso tra il piano orizzontale, parallelo alla superficie terrestre ed il piano passante per la linea di forza (angolo che risulta nullo all equatore magnetico e massimo ai poli magnetici). Curve di egual inclinazione magnetica (ISOCLINE) 31
Linee di forza o meridiani magnetici: essendo il campo magnetico terrestre non perfettamente simmetrico e omogeneo, seguono un andamento (o percorso) disgiunto da quello seguito e rappresentato sulle carte dai meridiani geografici e quindi c è una differenza tra i loro valori angolari. Questa differenza angolare è detta Declinazione Magnetica (variation) o Angolo di D.M. e può essere massima oppure nulla (linea agonica) in caso di corrispondenza assoluta tra meridiani magnetici e meridiani geografici. VAR =0 Dei valori di Declinazione si deve assolutamente tenere conto durante la pianificazione delle missioni di navigazione. Il massimo valore di Declinazione magnetica o Variation raggiungibile è di 180 sulla congiungente Nv --- Nm Linee di ugual declinazione magnetica (ISOGONE) 32
LA MISURA DEL TEMPO È quasi impossibile dare una definizione di tempo, infatti il suo concetto è intuitivo. In pratica può essere considerato come una successione ordinata di avvenimenti. Infatti, il tempo si misura mediante l osservazione di un fenomeno periodico che si riproduce con le stesse fasi a partire da un instante preso come zero. I primi fenomeni naturali ad avere le caratteristiche richieste sono stati quelli astronomici quali -il moto apparente delle stelle, e -il moto apparente del Sole. Questi moti sono legati ai movimenti della Terra, pertanto è indispensabile un breve richiamo sui concetti generali di cosmografia. Richiami di cosmografia Il moto dei pianeti del sistema solare è rappresentato dalle Leggi di Keplero : 1- I pianeti descrivono attorno al Sole delle orbite chiuse a forma di ellisse di cui il Sole occupa un fuoco. 2- Le aree descritte dai raggi vettori 1 sono proporzionali ai tempi impiegati a descriverle. 3- I quadrati dei tempi di rivoluzione sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori. Quindi, se analizziamo il moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole, si può affermare: La Terra percorre attorno al Sole una traiettoria ellittica (chiamata Eclittica) con velocità angolare non uniforme; infatti, per la 2 legge di Keplero, impiega lo stesso tempo per coprire gli archi di eclittica BA e QP (moto di rivoluzione). Il punto in cui la Terra è più lontana dal Sole, si chiama afelio (4 luglio). Il punto in cui la Terra è più vicina al Sole, si chiama perielio (4 gennaio). 1 Il raggio vettore è il segmento che unisce il centro del pianeta con il centro del Sole. 33
La Terra è inoltre dotata anche di un moto di rotazione attorno ad un proprio asse (asse terrestre) inclinato di 23 27 rispetto a quello dell eclittica con velocità angolare che in prima approssimazione possiamo considerare costante. Questo moto della Terra fa si che tutti gli astri fissi nelle 24 ore compiano, apparentemente, delle traiettorie parallele all Equatore. L angolo esistente tra l asse terrestre, e quello dell eclittica determina il variare delle stagioni. Infatti, il Sole, che pur essendo una stella fissa assume tutti i moti relativi della Terra, per effetto del moto di rotazione terrestre descrive ogni giorno un circolo quasi parallelo all Equatore, mentre per effetto di quello di rivoluzione descrive in un anno un orbita inclinata di 23 27 rispetto al piano equatoriale, e questo secondo movimento fa variare l incidenza con cui la radiazione solare colpisce la Terra e con un conseguente diverso riscaldamento. Il piano dell Equatore e quello dell Eclittica si intersecano su una retta, chiamata retta degli Equinozi (g e g ). Per il punto g (punto vernale o d ariete) il Sole passa il 21 Marzo Equinozio di primavera, per il punto g passa il 23 settembre Equinozio d autunno. I due punti in cui il Sole ha la massima distanza dall Equatore si chiamano solstizi ; in particolare, solstizio d estate (21 giugno) il Sole è vicino all afelio, solstizio d inverno (21 dicembre) il Sole è vicino al perielio. La foto a lato è stata scattata al solstizio d estate. Definizioni Dai moti periodici illustrati si ricavano le seguenti definizioni: Giorno di un astro: l intervallo di tempo che trascorre tra due passaggi consecutivi di un astro dallo stesso meridiano A seconda dell astro che si sceglie abbiamo avere vari tipi di giorno. Il Giorno Sidereo è riferito al punto g è l unità fondamentale per la misura del tempo in Astronomia; i giorni siderei sono tutti uguali tra loro ed hanno una durata di 23 h 56 m 04 s. Ma la nostra vita biologica è strettamente legata al moto del Sole, pertanto è logico che sia più comodo parlare di Giorno Solare Vero definito come l intervallo di tempo che trascorre tra due passaggi consecutivi del Sole Vero dallo stesso meridiano ed ha una durata media di circa di 24 h. 34
Questa differenza tra il giorno sidereo e quella solare vero nasce dal fatto che durante un giorno sidereo la Terra compie una rotazione di 360, mentre, durante un giorno solare la Terra compie una rotazione di 360 + α. L angolo α è determinato dal moto di rivoluzione contemporaneo a quello di rotazione; in prima approssimazione α si può quantificare del valore di un grado (da qui la differenza di tempo di 4 minuti), ma non ha esattamente sempre lo stesso valore a causa della variazione della velocità angolare di rivoluzione (2 legge di Keplero). Essendo il moto di rivoluzione un moto con velocità angolare variabile (vedi 2 legge di Keplero) i giorni solari veri non sono tutti uguali tra loro; quello più lungo si ha all incirca al solstizio d inverno quando la terra è in perielio ed ha la massima velocità angolare di rivoluzione, quello più corto quando la terra è in afelio; la loro differenza è di circa 51 secondi. IL GIORNO SOLARE MEDIO A causa della diversità dei giorni solari veri si è sentita la necessità per la misura del tempo di introdurre un giorno medio che si riferisse ad un sole immaginario: il Sole Medio: astro immaginario che percorre l equatore con moto uniforme. Si definisce quindi, Giorno solare medio: l intervallo di tempo che trascorre tra due passaggi consecutivi del Sole Medio dallo stesso meridiano. 35
I giorni solari medi sono tutti uguali tra loro ed hanno una durata di 24 ore. La misura del tempo in navigazione aerea e nella vita civile Definizione di gruppo orario : dd/hh.mm dove: dd - giorno del mese hh - ora mm- minuti Ad esempio: 20/15.07 si legge: sono le ore quindici e zero sette minuti del giorno venti. Local mean time Come detto, per la misura del tempo ci rifacciamo al movimento apparente del Sole Medio ; il tipo di orario che ne deriva si definisce: Tempo Medio Locale (LOCAL MEAN TIME) LMT: é il tempo riferito direttamente al Sole Medio ; sono le 12.00 LMT quando il Sole Medio si trova al meridiano del punto, le 00.00 LMT quando si trova all antimeridiano (quindi è l orario riferito all antimeridiano). In uno stesso istante, se andiamo a valutare gli LMT a tutte le longitudini, troviamo tutti gli orari da 00.00 a 24.00 LMT, sia come ore che come minuti. Di conseguenza: un LMT ha significato solo se rapportato ad un preciso meridiano. Questo tipo di riferimento viene usato esclusivamente per fini astronomici. Greenwich mean time Appare evidente che un simile riferimento orario creerebbe dei grossi problemi; ciascun meridiano costituisce un proprio riferimento ed ha un proprio LMT. Questo non è accettabile, soprattutto per un mondo ad alta dinamicità come quello aeronautico. Per risolvere tutti i problemi è sufficiente avere un unico riferimento. Pertanto si è preso come riferimento unico per tutti l ora locale del meridiano di Greenwich che assume il nome di: 36
Tempo Medio di Greenwich (GREENWICH MEAN TIME) GMT. Ad esempio, dire che l orario previsto per il decollo sono le GMT=22/15.31 significa che il nostro volo inizierà quando sul meridiano di Greenwich sono le LMT=22/15.31; questo indipendentemente dal meridiano in cui ciò avviene. Essendo il meridiano di Greenwich quello identificato da longitudine Zero gradi, spesso questo tipo di orario si indica in questo modo 20/15.31z dove z (zulu) sta per orario riferito al meridiano Zero. Il mondo aeronautico si riferisce solo al GMT. Civil mean time o zone time Per la vita civile questi due tipi di orari non vanno bene: - per LMT ciascun meridiano costituisce un proprio riferimento ed ha un proprio segnale orario. Ad esempio, limitandoci all Italia ci sarebbero le seguenti differenze: Torino (07 30 E) Lecce (18 30 E) Dλ = 11 g Δt = 44 Ciò significa che quando a Lecce sono le 12.00 LMT, a Torino, che si trova relativamente più a Ovest, sono le 11.16 LMT. - per il GMT la scelta è unica per tutta la terra: alle GMT = 12.00 nelle varie parti del mondo si stanno facendo le operazioni più svariate (chi dorme, chi cena, chi si sta alzando..). Quindi, per venire incontro alle necessità della vita civile è stato introdotto: Tempo Medio Civile (CIVIL MEAN TIME o ZONE TIME) ZT. La terra è stata divisa convenzionalmente in 24 zone (FUSI) di ampiezza 15 (1 ora), e all interno di ciascuna zona viene preso un unico riferimento il meridiano centrale del fuso. Quindi, lo ZT è LMT del meridiano centrale del fuso. Da quanto detto appaiono evidenti le seguenti considerazioni sul ZT: -all interno di uno stesso fuso si mantiene un unico riferimento di tempo, quello del meridiano centrale; -passando da un fuso a quello vicino si deve cambiare il riferimento di un ora intera (in avanti se si viaggia verso EST, indietro se si viaggia verso OVEST). Nella realtà i fusi assumono delle forme irregolari che risultano comode alle attività civili ad es.: - seguono i confini degli stati; - il fuso 12 è praticamente ridotto ad una linea (linea di cambiamento di data). 37
Il problema della data Analizzando la distribuzione delle ore locali sulla terra in uno stesso istante, ci rendiamo conto che devono esistere due date diverse di un giorno; infatti, all antimeridiano del Sole sono le 24.00LMT orario che segna il passsaggio da un giorno a quello successivo. Allora si può affermare: ad ogni istante, su tutta la Terra, sono presenti due settori con date diverse. I due meridiani che separano questi settori sono uno mobile (l antimeridiano del Sole) l altro fisso (l antimeridiano di Greenwich). Quest ultimo viene chiamato linea del cambiamento di data. È lo spartiacque che fa in modo che sulla terra ci siano sempre due date diverse e la stessa data solo per l istante in cui e mezzogiorno sul meridiano di Greenwich. La linea del cambiamento di data attraversa il globo da nord a sud in corrispondenza dell oceano Pacifico rimanendo così al di fuori dei continenti presenti nell area ed evitando che gli stati possano trovarsi nella curiosa situazione di avere un orario simile, ma addirittura due date diverse. UNIVERSAL TIME COORDINATED Con l adozione del Sistema Internazionale di unità di misura è stato introdotto l UTC (UNIVERSAL TIME COORDINATED) in sostituzione del GMT, ma ai fini pratici della navigazione aerea non è cambiato nulla; cerchiamo di capire il perchè. La differenza tra i due sistemi è nell unità di misura presa come riferimento; -l unità di misura per il GMT è il secondo solare medio definito come la 86.400 parte del giorno solare medio. -l unità di misura per l UTC è il secondo atomico definito come la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli vicini dello stato fondamentale dell atomo di Cesio 133. 38
La necessità di questa innovazione è derivata dall introduzione degli orologi atomici che sono gli strumenti più precisi per la misura del tempo esistenti al giorno d oggi; per il loro funzionamento utilizzano come fenomeno periodico le oscillazioni atomiche generate da alcuni elementi particolarmente stabili. L introduzione di strumenti tanto precisi ha confermato quelle erano antiche intuizioni: i moti periodici della terra subiscono delle variazioni, alcune regolari e altre irregolari causate dall intervento di molti fenomeni, quali ad esempio l onda di marea, la diversa distribuzione stagionale di grandi masse di neve e ghiacchio, le brusche e imprevedibili modifiche alla distribuzione di masse all interno del globo terrestre, ecc... Quindi ci troviamo nelle condizioni di dovere fare coesistere la precisione degli orologi atomici con le irregolarità dei moti terrestri. La soluzione più semplice è stata quella di controllare il tempo atomico con gli strumenti astronomici di osservatori specializzati. Quando la differenza tra le due misure supera il mezzo secondo, si stabilisce di apportare una correzione contemporanea di un secondo a tutti gli orologi atomici della Terra. Questo ad esempio è accaduto all ultimo minuto del 2008 che è durato 61 secondi e non 60. Questi coordinamenti vengono di norma esaminati ogni 6 mesi. IL CREPUSCOLO E LE EFFEMERIDI AERONAUTICHE Le effemeridi aeronautiche (air almanac) sono tabelle che derivano dalla riduzione dei dati contenuti nelle effemeridi astronomiche. Queste ultime hanno lo scopo di fornire le coordinate orarie di un astro in funzione UTC (o GMT) e della data, calcolate e compilate con molto anticipo. Quelle aeronautiche, riguardano dati relativi alle ore del sorgere e del tramontare del sole nelle località del pianeta, a tutte le latitudini per i 365 giorni dell anno e permettono di ricavare la durata della luce crepuscolare Luce crepuscolare: Per luce crepuscolare si intende quella luminosità indistinta che precede l alba e segue il tramonto del sole, la cui durata varia a seconda della latitudine e della stagione. Esistono tre tipi di crepuscolo: Il crepuscolo civile inizia o finisce quando il sole, astro di riferimento, si trova 6 sotto l orizzonte e sono visibili le stelle di prima grandezza, la sua durata alle nostre latitudini e di circa mezza ora. Il crepuscolo nautico inizia e finisce quando il sole è 12 sotto l orizzonte, è percettibile l orizzonte marino e sono visibili le stelle di seconda grandezza. Il crepuscolo astronomico inizia e finisce quando il sole è 18 sotto l orizzonte e tutti gli astri sono visibili. 39
Esempio 1 Un a/m decolla alle UTC = x/09.21 da A posto nel fuso 4W e dopo un volo della durata di FT = 3 h 09 m prevede di giungere a B posto nel fuso 2E. Determinare gli orari civili (ZT) al decollo da A e all arrivo a B. Ricordando che ZT = UTC ± n fuso dove: n fuso corrisponde ad un numero di ore intere pari al numero del fuso ZT A = x/09.21 + (-4 h ) = x/05.21 UTC B = x/09.21 + 3 h 09 m = x/12.30 ZT B = x/12.30 + (+2 h ) = x/14.30 Esempio 2 Dalle tavole delle Effemeridi si ricava che oggi a Forlì (44 12 N; 012 E) il Sole sorge alle 05.28. Determinare l orario UTC di inizio dell attività del volo VFR. Ricordando che gli orari del sorgere e del tramonto del Sole sulle tavole delle Effemeridi sono gli unici casi in cui ci si imbatte in LMT, e che il moto apparente degli astri avviene da EST verso WEST con una velocità angolare di 15 /h, (oppure, 4 minuti per ruotare di un grado), si procede in questo modo: LMT = UTC ± λ h Dove con il termine λh si intende il tempo che impiega il Sole per ruotare di un angolo uguale alla longitudine del luogo; in particolare per Forlì: λ h = 12/15 = 48 minuti oppure λ h = 12 * 4 = 48 minuti quindi, UTC = x/05.28 48 m = x/04.40 (UTC del sorgere del Sole) Ricordando che in Italia le attività del volo VFR si possono iniziare da 30 m prima del sorgere del Sole, la risposta al quesito è UTC = x/04.10 40
CAPITOLO 3 LA BUSSOLA MAGNETICA ORDINARIA La più semplice bussola magnetica consiste in un ago magnetizzato libero di ruotare su di un perno in un piano orizzontale. L ago tenderà a portare il suo polo negativo nella direzione del nord magnetico indicando su una scala opportunamente graduata, l angolo riferito sempre al nord magnetico, definito come prua bussola. Componenti della bussola: Contenitore stagno (cassa) all interno del quale c è un liquido (kerosina) che ha un duplice scopo: ridurre gli attriti meccanici tra ago e tamburo consentendo l uso dello strumento anche a bassissime temperature, ma soprattutto smorzare le oscillazioni, cioè rendere la bussola tranquilla; Perno di supporto, Ago magnetico montato sull equipaggio mobile; Corona graduata in gradi con valori fluorescenti (è usato il trizio); Linea di fede; Luce per l utilizzo notturno; Bussola magnetica aeronautica 41
La bussola magnetica è uno strumento molto instabile che risente in modo particolare dei turbamenti del suo stato di quiete. In particolare è influenzata dai campi magnetici esterni, che a bordo degli aeromobili sono molto marcati, quali ad esempio quelli generati dal motore o dagli impianti elettrici (errore della deviazione bussola). Per cercare di contenere questi errori, la bussola è equipaggiata da compensatori magnetici (dispositivo di compensazione) costituito da due magnetini perpendicolari tra loro. La messa a punto e la calibrazione viene effettuata su un apposita piazzola detta piazzola giri-bussola. Dalla calibrazione si ricava la tabella delle deviazioni residue con le quali si ottimizza l impiego dello strumento magnetico. Esempio di tabella dalle deviazioni residue presente a bordo 42
Ci sono errori che non possono essere compensati meccanicamente (Errori di manovra) sono quelli causati dalle accelerazioni dovute alle variazioni di velocità e alle virate come illustrato in figura. 43
Nord vero: determinato dall intersezione dell asse di rotazione terrestre con la superficie del pianeta. Nord magnetico: determinato dalla confluenza in un solo punto delle linee di forza del campo magnetico terrestre. Nord bussola: determinato dalla componente magnetica a bordo degli aeromobili che dipende dalla struttura stessa del velivolo e dai suoi impianti elettrici Definizione di prua o heading: Angolo misurato in senso orario compreso tra un punto di riferimento e l asse longitudinale dell aeromobile. MH = TH (± VAR) TH = MH + (± VAR) Prua vera (true heading TH) riferita alla direzione del nord vero. Prua magnetica (magnetic heading MH) riferita alla direzione del nord magnetico. Prua bussola (compass heading CH), cioè la prua magnetica corretta dalla deviazione. 44
CH = MH (± δ) MH = CH + (± δ) 45
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