Lezione 1 Sole e Luna Approfondimento - Mese sidereo e mese sinodico La Luna descrive attorno al nostro pianeta un ellisse di cui la Terra rappresenta uno dei fuochi. Il tempo impiegato per descrivere tale orbita è detto mese, ma non corrisponde ai mesi del nostro calendario. Mentre la Luna ruota attorno alla Terra, la Terra ruota attorno al Sole, e per questo è necessario distinguere: a. mese sidereo: vale 27 g, 7 h, 43 m e 11 s e corrisponde al tempo impiegato dalla Luna per fare un giro di 360 attorno alla Terra; b. mese sinodico: vale 29 g, 12 h, 44 m e 3 s e corrisponde al tempo che intercorre tra due allineamenti consecutivi Sole Terra Luna [fig. 1]. Il mese sinodico è detto anche mese lunare o lunazione e comprende un ciclo completo delle fasi lunari. Fig. 1. Mese sidereo e mese sinodico. In B un osservatore L (puntino rosso) è allineato con la Terra e il Sole. Dopo una rotazione di 360 attorno alla Terra (B1), l osservatore L per avere lo stesso allineamento deve aspettare più o meno due giorni poiché la Luna deve percorrere un angolo di 30. 1
Lezione 1 Sole e Luna Approfondimento - I 12 uomini americani che hanno camminato sulla Luna 20 luglio 1969 19 novembre 1969 5 febbraio 1971 31 luglio 1971 21 aprile 1972 11 dicembre 1972 Neil Armstrong e Edwin Aldrin sbarcano sulla Luna, durante la missione Apollo 11, mentre il terzo astronauta Michael Collins li attende in orbita. L allunaggio avviene nel Mare della Tranquillità. Pete Conrad e Alan Bean compiono la seconda passeggiata lunare con l Apollo 12 che si posa nell Oceano delle Tempeste. Alan Shepard e Edgar Mitchell con la missione Apollo 14 sbarcano sulla Luna e visitano il cratere Fra Mauro. David Scott e James Irwin arrivano sulla Luna grazie all Apollo 15. Essi viaggiano sulla Luna con una automobile guidata per la prima volta da un uomo. A bordo del veicolo Lunar Roving Vehicle i due astronauti esplorano la zona degli Appennini. John W. Young e Charles Duke sbarcano sul nostro satellite grazie alla missione Apollo 16. Durante questo viaggio i due astronauti esplorano una parte della regione di Cartesio. Eugene Gene Cernan e Harrison Jack Schmitt compiono l ultimo viaggio sulla Luna con la missione Apollo 17. L allunaggio avviene nella zona Taurus-Littrov. Cernan e Schmitt sono gli ultimi astronauti che hanno camminato sulla Luna [fig. 1]. Fig. 1. La faccia della Luna visibile dalla Terra. Nel disegno sono evidenziati i luoghi di allunaggio delle varie Missioni Apollo. 2
Lezione 2 Il pianeta Terra Approfondimento - I moti millenari della Terra La Terra, oltre ai movimenti di rotazione e di rivoluzione, compie altri moti definiti millenari poiché la loro durata avviene in tempi molto lunghi. Il più importante è il moto di precessione luni-solare. L asse terrestre, grazie alla rapida rotazione del pianeta, mantiene un inclinazione costante, ma la sua direzione cambia a causa dell attrazione gravitazionale combinata di Sole e Luna. Ne deriva che l asse terrestre descrive, ogni 26 000 anni circa, un doppio cono con il vertice al centro della Terra. Ciò significa che fra 13 000 anni la posizione degli equinozi, come anche quella dei solstizi, sarà esattamente invertita, e la stagione estiva, nel nostro emisfero, si avrà quando la Terra è in perielio e non in afelio, come si verifica attualmente [fig. 1]. Durante il moto di precessione, l asse terrestre compie delle oscillazioni in conseguenza della diversa azione della forza di gravità che deriva dalle posizioni relative di Sole, Luna e Terra. Questo moto oscillatorio è detto nutazione e si ripete ogni 18 anni [fig. 2]. Fig. 2. Le nutazioni. Fig. 1. Movimento a doppio cono nel moto di precessione luni-solare. La presenza dei pianeti attorno alla Terra determina, a causa della loro forza di gravità, perturbazioni sia dell inclinazione dell asse sia della forma dell orbita terrestre. Le variazioni dell inclinazione dell asse terrestre oscillano tra i 21 55 e i 24 20 (attualmente l inclinazione dell asse è di 23 27 ) nell arco di 40 000 anni, mentre la variazione dell eccentricità dell orbita si ripete ogni 92 000 anni. In questo ultimo caso l orbita della Terra diviene circolare e poi nuovamente a forma di ellisse, modificando cosi la distanza di perielio e afelio. L importanza di questi moti millenari è legata soprattutto ai cambiamenti climatici della Terra, come l alternarsi di periodi molto freddi (Ere glaciali) a periodi molto caldi. Infine, non possiamo dimenticare il moto di traslazione che la Terra compie insieme al Sole e agli altri corpi del Sistema Solare attorno al centro della Galassia. Tale moto dura circa 250 milioni di anni. 3
Lezione 3 Le rappresentazioni della Terra Approfondimento - I requisiti di una carta La rappresentazione più realistica della superficie terrestre è quella fornita dal mappamondo, poiché la sua forma si avvicina molto a quella della Terra, ma la sua utilità pratica è minima al fine di costruire un percorso realistico e dettagliato. Una carta geografica per essere perfetta dovrebbe possedere i seguenti requisiti: rispettare l equidistanza, cioè mantenere il rapporto esistente tra le lunghezze reali e quelle disegnate sulla carta; rispettare l equivalenza, cioè mantenere il rapporto esistente tra le aree reali e quelle disegnate sulla carta; rispettare l isogonia, cioè la corrispondenza degli angoli; significa che gli angoli formati tra due linee della superficie terrestre devono essere uguali a quelli che si formano sulla carta. Esistono diversi modi per costruire una carta geografica, ma quello più usato è senza dubbio quello per proiezione. Per disegnare una carta si procede dunque in questo modo: si immagina che un fascio di rette luminose attraversi la superficie terrestre come se essa fosse trasparente e proietti l ombra della Terra su un piano. In questo caso si parla di proiezione prospettica poiché la superficie terrestre viene proiettata su un piano. Esistono diversi tipi di proiezione prospettica: proiezione centrografica; proiezione ortografica; proiezione stereografica. Nella proiezione centrografica si immagina che le rette luminose partano dal centro della Terra, nella proiezione ortografica invece che siano parallele alla superficie terrestre e, infine, nella proiezione stereografica si pensa che tali rette partano da un punto situato sulla superficie terrestre, generalmente in uno dei due Poli [figg. 1-2-3]. Fig. 1. Proiezione centrografica. Fig. 2. Proiezione ortografica. Fig. 3. Proiezione stereografica. 4
Se la superficie di proiezione non è piana ma è costituita da un solido (cono o cilindro) si parla di proiezione di sviluppo. Nella proiezione cilindrica, per esempio, il piano di proiezione è un cilindro che avvolge la superficie terrestre e i raggi sono tutti paralleli tra loro e perpendicolari all asse del cilindro [fig. 4]. Le carte costruite attraverso le proiezioni di sviluppo sono generalmente più precise poiché tra la superficie e il cilindro vi sono molti punti di tangenza, a differenza di quelle prospettiche dove il punto di tangenza tra la superficie terrestre e Fig. 4. Proiezione cilindrica vera. il piano è sempre solamente uno. La più nota carta a proiezione cilindrica è quella di Mercatore, molto usata nella navigazione. Essa però non è una proiezione cilindrica vera ma modificata. L aggiunta di questo termine sta a indicare che la proiezione è ritoccata: infatti, viene aumentata la distanza tra i paralleli man mano che ci si avvicina ai Poli. Si tratta in questo caso di una carta che rispetta l isogonia, ma non l equivalenza. Una carta che rappresenti tutta la Terra e che sia contemporaneamente equidistante, equivalente e isogona è praticamente inesistente ma, se si parla di carte a grande scala, i risultati ottenuti sono ugualmente di grande precisione. 5