Moti della Terra PPT PDF

La terra ha vari movimenti simultanei nello spazio che si effettuano con velocità e durata differenti Alcuni moti si ripetono in tempi relativamente brevi e producono effetti geografici molto importanti Altri si ripetono in tempi lunghi e producono effetti geografico-geologici importanti ma non rile...

La terra ha vari movimenti simultanei nello spazio che si effettuano con velocità e durata differenti Alcuni moti si ripetono in tempi relativamente brevi e producono effetti geografici molto importanti Altri si ripetono in tempi lunghi e producono effetti geografico-geologici importanti ma non rilevabili nel corso di una vita umana Altri ancora si verificano insieme al Sole e alla Galassia e non producono conseguenze geografiche importanti In seguito a questi moti la Terra non occupa mai la medesima posizione nello spazio  MOTO DI ROTAZIONE La terra compie una rotazione intorno al proprio asse Si svolge in senso ANTIORARIO (da ovest verso est) intorno ad un asse immaginario passante per i poli Il periodo di rotazione vero è detto GIORNO SIDEREO e ha una durata di 23h e 56m 4s La VELOCITA' ANGOLARE di rotazione (rapidità con cui il raggio vettore descrive un angolo) è uguale per tutti i punti della superficie terrestre (ad eccezione dei poli dove è nulla) in quanto ogni punto della terra compie in un giorno un giro di 360° (15°/h) qualunque sia la lunghezza del suo parallelo. La VELOCITA' LINEARE (la distanza percorsa da un punto nell’unità di tempo) varia con la latitudine: essa è massima all’Equatore, dove raggiunge il valore di 1674 Km/h e diminuisce verso i poli dove diventa nulla. (Siracusa 37° Nord 1334 Km/h, Bolzano 46°Nord 1167 Km/h) Due punti della Terra, uno posto vicino ai Poli e l'altro vicino all'equatore, compiono entrambi una rotazione completa in 24 ore (stessa velocità angolare). La circonferenza descritta però è diversa; maggiore per il punto che si trova vicino l'Equatore che, dovendo percorrere più spazio nello stesso tempo, dovrà muoversi più velocemente. La velocità (quella lineare) decresce a nord e a sud dell'Equatore al punto che i poli sono addirittura fermi. Con il diminuire della velocità lineare diminuisce la FORZA CENTRIFUGA a cui sono sottoposti i vari punti della superficie terrestre mentre contemporaneamente aumenta la FORZA DI GRAVITA' PROVE INDIRETTE Apparente spostamento diurno dei corpi celesti da Est verso Ovest a cui partecipa anche il Sole. Se fossero i corpi celesti a muoversi e non la terra, essi dovrebbero avere una velocità lineare proporzionale alla loro distanza dall’asse terrestre (visto che dalla terra si osserva uno spostamento solidale dei corpi celesti) e quindi bisognerebbe ammettere che gli astri più lontani (che distano da noi milioni di anni luce) avessero una velocità maggiore a quella della luce. Analogia con gli altri pianeti  PROVE DIRETTE L’esperienza di Guglielmini L’esperienza di Foucault  Prova di Guglielmini Nel 1791 Guglielmini eseguì numerosi esperimenti sulla caduta libera dei corpi dalla Torre degli Asinelli in Bologna Egli osservò che un grave giungeva al suolo in un punto spostato verso Est rispetto alla verticale del luogo dal quale aveva inizio la caduta ( es. 17mm per un’altezza di caduta di circa 100 m)  Prova di Guglielmini Il fenomeno è spiegabile se si ammette che il corpo, come la torre, partecipa al moto di rotazione terrestre e durante la caduta mantiene la velocità lineare di rotazione che aveva nel punto di partenza, cioè una velocità maggiore di quella con cui ruota il punto di arrivo che è più vicino all’asse di rotazione Il corpo avendo maggior velocità lineare di rotazione ruoterà di più e andrà a cadere in avanti, ossia spostato verso EST.  Esperienza di Foucault Nel 1851 Foucault sospese alla cupola del Pantheon di Parigi un pendolo. Il piano di oscillazione di un pendolo è fisso, cioè mantiene la sua posizione nello spazio. Se, però, si segnano su un pavimento le posizioni dei punti tra cui il pendolo oscilla in tempi successivi, il piano di oscillazione sembra spostarsi progressivamente, come se ruotasse in senso orario intorno ad un asse verticale: in realtà a ruotare, in senso antiorario, è il pavimento, che segue il movimento di rotazione terrestre.  Differenza tra giorno solare e giorno sidereo  Il giorno sidereo: durata effettiva del moto di rotazione rispetto ad una stella (corrisponde all’intervallo di tempo che intercorre tra 2 passaggi successivi della medesima stella sul meridiano del luogo); la sua durata è costante: 23h 56min 4s.  Ilgiorno solare: durata del moto di rotazione rispetto al sole (è l’intervallo di tempo tra 2 culminazioni del Sole sullo stesso meridiano) equivale in media a 24 ore. Il giorno solare e il giorno sidereo non hanno la stessa durata perché la Terra, mentre ruota su se stessa, si muove anche intorno al Sole spostandosi ogni giorno di circa 1°(per ruotare su se stessa di 1° impiega 4 min). La durata del giorno solare non è costante perché varia la velocità di rivoluzione: quando la Terra è in perielio la sua velocità è massima e la durata del giorno solare supera di qualche secondo le 24h , quando la Terra si trova in afelio la velocità è minima e la durata del giorno solare è di qualche secondo inferiore alle 24h. Noi ci serviamo del giorno solare medio. Giorno solare e giorno sidereo  CONSEGUENZE DELLA ROTAZIONE TERRESTRE L’alternarsi del dì e della notte L’esistenza della forza centrifuga Il peso di un corpo non è costante ma varia a secondo della sua posizione sulla superficie terrestre. Il peso di un corpo rappresenta infatti la risultante della combinazione tra la FORZA DI GRAVITAZIONE che attrae l'oggetto verso il centro della Terra, e la FORZA CENTRIFUGA che si manifesta sulla Terra per effetto del suo moto di rotazione. Quest’ultima è massima all’equatore e nulla ai poli: di conseguenza, il peso di un corpo all'equatore sarà minore del peso del medesimo corpo misurato ai poli. La forza di Coriolis L’alternarsi del dì e della notte In ogni punto della superficie terrestre si alternano notte e dì, che hanno durata uguale per tutto l’anno solo all’equatore. La zona illuminata è separata da quella buia dal circolo di illuminazione, ma il passaggio buio- luce avviene gradualmente a causa dell’atmosfera.  Forza di Coriolis Un corpo in moto tende, per inerzia, a conservare la velocità lineare di rotazione che aveva nel punto di partenza. Quindi, se esso si sposta verso i poli, andrà verso punti che hanno velocità lineari di rotazione minori rispetto a quella di partenza e, di conseguenza, sarà in anticipo su di essi; viceversa se si muove verso l’Equatore. In entrambi i casi sembrerà che il corpo abbia subito un progressivo spostamento verso destra nell’emisfero settentrionale e verso sinistra in quello meridionale, per effetto di una forza deviante detta forza di Coriolis. N.B. la forza di Coriolis è una forza apparente: lo spostamento del corpo è soltanto relativo perché ciò che realmente si sposta, al di sotto del corpo in moto, è la stessa Terra che ruota con velocità lineare maggiore o minore a seconda della latitudine.  LE LEGGI DI KEPLERO La prima legge di Keplero I pianeti si muovono su orbite ellittiche aventi il Sole in uno dei fuochi. Un pianeta si trova quindi a distanze diverse dal Sole durante il moto di rivoluzione. La seconda legge di Keplero Il segmento che congiunge un pianeta con il Sole percorre aree uguali in tempi uguali. Il pianeta si muove ad una velocità minore quando è distante dal Sole (29,3 Km/s) e a una velocità maggiore quando si trova più vicino (30,3 Km/s). La terza legge di Keplero I quadrati dei tempi impiegati dai pianeti a compiere le loro orbite sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle orbite. Se la distanza media di un pianeta dal Sole è maggiore di quella di un altro, il suo periodo di rivoluzione sarà più lungo.  La legge della gravitazione universale Due corpi si attirano in modo direttamente proporzionale alla loro massa e inversamente proporzionale alla loro distanza elevata al quadrato. Newton comprese che i pianeti sono trattenuti da una forza che bilancia la forza centrifuga, dovuta al moto di rivoluzione.  MOTO DI RIVOLUZIONE Il moto di rivoluzione terrestre si svolge in senso antiorario intorno al Sole. L’orbita che la terra percorre è ellittica e il Sole occupa uno dei due fuochi: la distanza Terra-Sole non è quindi costante e varia da un minimo in perielio a un massimo in afelio. L’intero percorso orbitale ha una lunghezza di circa 940 milioni di Km; la velocità di rivoluzione è massima in perielio (30,3 Km/s) e minima in afelio (29,3 Km/s). Il periodo di rivoluzione è detto anno sidereo e dura 365g 6h 9m 9,5s  ECLITTICA Percorso apparente del Sole durante l'anno è l’ Eclittica (il cerchio massimo sulla sfera celeste). VISIONE GEOCENTRICA VISIONE ELIOCENTRICA  23°27’ asse equatore Piano eclittica L’asse terrestre è inclinato rispetto la perpendicolare al piano dell’eclittica in media di 23°27’ L’asse terrestre ha una inclinazione di 66° 33’ rispetto al piano dell’orbita e mantiene la stessa inclinazione e la stessa direzione mentre la Terra si muove  L'altezza del Sole Osservando il cielo per un anno notiamo che il Sole compie archi sempre più alti sull'orizzonte man mano che si avvicina l'estate e sempre più bassi come s'appresta l'inverno. Questa variazione quotidiana dell'altezza del Sole, misurata in gradi, a partire dalla sua posizione nel giorno dell'equinozio è chiamata declinazione solare ed è una conseguenza dell'inclinazione dell'asse terrestre Le stagioni Le stagioni sono una conseguenza del moto di rivoluzione terrestre associato ad altri tre fattori: ⯈ il fatto che l’asse di rotazione punta sempre, in direzione Nord, verso la Stella Polare, quindi si mantiene sempre parallelo a se stesso; ⯈ è inclinato di 66°33’ rispetto al piano dell’orbita terrestre. ⯈ Il calore che la Terra riceve dal Sole varia al variare dell'inclinazione dei raggi solari: più i raggi sono inclinati rispetto alla perpendicolare più vasta sarà l'area illuminata e minore sarà l'energia ricevuta dalla Terra per unità di superficie.  Se l’asse non fosse inclinato? Il circolo d’illuminazione passerebbe costantemente per i Poli. Di conseguenza, ogni giorno dell’anno, tutti i punti della superficie terrestre sarebbero per 12 ore esposti alla luce e per 12 ore immersi nel buio; Il dì e la notte avrebbero ovunque la stessa durata, indipendentemente dal periodo dell’anno. Un dato punto della superficie terrestre sarebbe investito dai raggi solari con la stessa inclinazione durante tutto l’anno. All’Equatore, il Sole alla culminazione sarebbe sempre sulla perpendicolare rispetto al piano dell’orizzonte, mentre, per un osservatore posto al Polo, il Sole sarebbe sempre al limite dell’orizzonte. La Terra in questo moto intorno al Sole viene a trovarsi in quattro posizioni particolari nei giorni che determinano l'inizio delle stagioni astronomiche  Equinozio d'autunno (23 settembre) I raggi del sole colpiscono perpendicolarmente l’Equatore illuminando tutto il globo allo stesso modo cioè il giorno in cui il dì e la notte hanno la stessa durata. Equinozio di primavera (21 marzo) I raggi del sole sono perpendicolari all’Equatore e tangenti ai poli. Il dì e la notte hanno uguale durata in tutti i punti della Terra e l’intensità del riscaldamento diminuisce con l’aumentare della latitudine  Solstizio d'inverno (22 dicembre) Il sole raggiunge perpendicolarmente il Tropico del Capricorno (23° 27’S), determinando l’estate nell'emisfero australe e l’inverno nell'emisfero boreale. Si hanno condizioni opposte al solstizio d'estate: il dì è più lungo della notte nell'emisfero meridionale e più corto in quello settentrionale; completamente illuminata è la calotta antartica, completamente nell'oscurità quella artica. Il Sole di mezzanotte si può osservare solo nei luoghi compresi entro i circoli polari: per tutto l'arco della giornata il Sole si mantiene sopra l'orizzonte. Questo fenomeno si verifica nei solstizi sui circoli polari mentre si ripete per sei mesi(nell'intervallo che intercorre fra i due equinozi) ai poli, dove il periodo di illuminazione, detto gran dì, si protrae anche di più a causa dei lunghi crepuscoli. La sequenza di foto è stata eseguita in un luogo posto a Nord del Circolo polare artico; ogni foto è stata scattata ogni ora seguendo l'apparente movimento del Sole  Solstizio d'estate (21 I raggi solari colpiscono giugno)perpendicolarmente il Tropico del Cancro (latitudine di 23°27’N) determinando l’estate nell'emisfero boreale e l’inverno nell’emisfero australe. All'equatore si hanno 12 ore di luce e 12 di buio, nell'emisfero settentrionale la durata del dì è > di quella della notte e nell'emisfero meridionale è al perielio e < all'afelio), le stagioni astronomiche non hanno tutte la stessa durata: nell'emisfero boreale abbiamo complessivamente un semestre caldo (primavera-estate) più lungo di circa 7 giorni e 6 ore del semestre freddo (autunno-inverno) perchè in tale periodo la Terra, trovandosi in afelio, rallenta. Il contrario si ha nell'emisfero australe. Le stagioni meteorologiche tengono conto del reale andamento del tempo meteorologico e del clima che noi percepiamo. Stagioni astronomiche e meteorologiche non coincidono perchè atmosfera, litosfera e idrosfera terrestri immagazzinano e cedono calore in variabili intervalli di tempo impedendo di percepire immediatamente la variazione dell'inclinazione dei raggi solari. Si è stabilito che le stagioni meteorologiche iniziano il primo giorno del mese in cui cade l'equinozio o il solstizio di quelle astronomiche.  LE ZONE ASTRONOMICHE Le stagioni astronomiche hanno effetti diversi a seconda della latitudine. Da questo punto di vista, possiamo idealmente suddividere il globo terrestre in cinque zone astronomiche. Nella zona torrida (compresa tra i 2 tropici) i raggi del Sole sono perpendicolari due volte l’anno e la durata tra il giorno e la notte differisce di poco. Nelle zone temperate (compresa fra i 2 tropici e i circolari polari) i raggi del Sole arrivano più o meno obliqui secondo il periodo dell’anno e la latitudine. Nelle zone polari ( comprese tra i circoli polari e i poli) i raggi solari sono sempre molto obliqui.  Anno sidereo e anno solare Per anno sidereo si intende l’effettivo periodo di rivoluzione della Terra attorno al Sole. Esso corrisponde all’intervallo di tempo che passa tra due ritorni consecutivi del Sole nella stessa posizione rispetto alle costellazioni dello zodiaco. Questo intervallo di tempo è di 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 10 secondi. L’anno solare è invece il tempo che intercorre tra due passaggi successivi del Sole allo Zenit dello stesso tropico, e cioè tra due solstizi con lo stesso nome (o tra due equinozi dello stesso nome). L’anno solare è un po’ più breve di quello sidereo: dura 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 46 secondi. A causa della precessione luni-solare, gli equinozi e i solstizi si verificano ogni anno un po’ prima che la Terra abbia completato la propria rivoluzione attorno al Sole. L’anno civile, è di 365 giorni esatti, e su esso si basano i calendari. Per tenere conto delle 6 ore (scarse) in più non contate, ogni 4 anni è necessario aggiungere un giorno – per convenzione, il 29 febbraio – e si ha un anno detto «bisestile». Per bilanciare gli 11 minuti aggiunti in questo modo, si è convenuto che gli anni secolari non siano bisestili, a meno che il gruppo di cifre che precede gli ultimi due zeri non sia divisibile per 4; quindi 1700, 1800, 1900 non sono stati bisestili perché 17, 18, 19 non sono divisibili per 4. Il 2000 è stato bisestile. Il calendario così organizzato fu introdotto nel 1576 dal Papa Gregorio XIII, e si chiama perciò calendario gregoriano. Una tavoletta senese del 1582 (di autore anonimo) raffigura la commissione nominata nel 1576 da Gregorio XIII per studiare l’opportunità di riformare il calendario. L’anno sidereo è più lungo dell’anno solare. Partendo da un’equinozio, nella posizione T dalla Terra si vede il Sole nella Costellazione della Vergine, esattamente allineato con il punto ω (detto punto equinoziale di autunno). Dopo un’intera rivoluzione – ossia dopo un anno sidereo – la Terra torna in T e vede di nuovo il Sole nella stessa posizione tra le stelle. Ma il nuovo allineamento con il punto ω (ω΄ nel disegno) si è realizzato un po’ prima, quando la Terra si trovava in T΄, poiché intanto la linea degli equinozi si è spostata (sia pure di un angolo piccolissimo). Il tempo trascorso per passare da T a T΄ è l’anno solare.  I MOTI MILLENARI La forza di gravità che i corpi celesti del Sistema solare esercitano sulla Terra provoca variazioni nella posizione della Terra nello spazio, dando luogo ad alcuni movimenti che non sono rilevabili nel corso della vita di un uomo. MOTO DOPPIO CONICO DELL’ASSE TERRESTRE o PRECESSIONE LUNI-SOLARE NUTAZIONI SPOSTAMENTO DELLA LINEA DEGLI APSIDI VARIAZIONE DELL’ECCENTRICITA’ DELL’ORBITA VARIAZIONE DELL’INCLINAZIONE DELL’ASSE TERRESTRE N.B. FAI SOLO IL PRIMO!!!! MOTO DOPPIO CONICO E’ dato dal graduale cambiamento della direzione dell’asse terrestre nello spazio in modo che l'asse sembra disegnare un cerchio sulla sfera celeste (l’angolo di inclinazione dell’asse terrestre rispetto al piano dell’eclittica rimane quasi costante). Questo movimento è detto precessione luni-solare.  MOTO DOPPIO CONICO E' dovuto all'attrazione gravitazionale del Sole e della Luna nei confronti della Terra che tendono a raddrizzare l'asse di rotazione terrestre rispetto al piano dell'orbita. La Terra si oppone con il suo moto di rotazione a questo spostamento. Le due forze si combinano e il movimento che ne deriva fa disegnare all'asse terrestre un doppio cono. Periodo: 26000 anni Senso: orario (moto retrogrado).  Conseguenze moto doppio conico Cambiamento della posizione del piano equatoriale terrestre rispetto al piano dell’eclittica e di conseguenza: Cambiamento posizione polo nord celeste: attualmente l'asse terrestre punta la Stella Polare che, indica quasi esattamente il Polo Nord celeste, poco prima del 14000 d.C., l'asse punterà verso Vega. Precessione degli equinozi: cambiando l'orientamento del piano dell'equatore terrestre cambiano i punti di intersezione tra piano dell'eclittica e piano dell'equatore terrestre, cioè la posizione degli equinozi. Poiché il moto doppio conico è retrogrado, i punti di intersezione si spostano in senso opposto al moto di rivoluzione della terra, di conseguenza ogni anno l'equinozio si verifica prima che la Terra abbia completato il suo giro sull'orbita.  NUTAZIONI piccolo movimento oscillatorio dell’asse terrestre Causa: oscillazione dovuta al fatto che l'orientamento del piano dell'orbita lunare varia lentamente rispetto al piano dell'eclittica, per cui l'attrazione lunare si esercita con intensità variabile sul rigonfiamento equatoriale Periodo: 18,6 anni Conseguenze: l’asse disegna una linea sinusoidale sulla volta celeste  Per convenzione, in ogni nazione esiste un orario comune a tutte le località Se dovessimo regolare i nostri orologi sull’ora reale, il mezzogiorno dovrebbe coincidere con il momento in cui il sole si trova alla sua massima altezza sull’orizzonte, cioè al suo punto di culminazione. In realtà si è deciso di fissare un orario comune convenzionale e durante i mesi di maggiore insolazione è stata adottata l’ora legale. Da marzo a ottobre si portano in avanti di un’ora le lancette dell’orologio. Cavazzuti, Gandola, Odone La terra intorno a noi © Zanichelli editore 2010  La Terra è divisa in 24 spicchi Poiché la Terra compie una rotazione di 360°in 24 ore, la superficie terrestre si può suddividere in 24 spicchi, detti fusi orari, ciascuno dell’ampiezza di 15°di latitudine. Come ora per tutto il fuso si assume quella del meridiano centrale. Tale ora è detta ora civile Cavazzuti, Gandola, Odone La terra intorno a noi © Zanichelli editore 2010  Nell’attraversare l’antimeridiano di Greenwich occorre cambiare data L’antimeridiano di Greenwich separa due zone che hanno la medesima ora poiché appartengono al medesimo fuso orario, ma che differiscono per il giorno: attraversando l’antimeridiano di Greenwich, che coincide con la linea del cambiamento di data, non si devono più spostare le lancette dell’orologio, ma si deve cambiare la data del giorno. Cavazzuti, Gandola, Odone La terra intorno a noi © Zanichelli editore 2010