Astronomia - Geodesia - Movimenti della Terra

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Categoria:Astronomia

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Testo

GEOGRAFIA ASTRONOMICA – MOVIMENTI DELLA TERRA & GEODESIA
Orizzonte sensibile = linea che abbracciamo con lo sguardo. Aumenta col crescere dell’altezza.
Curvatura della superficie terrestre:
1) la stella polare a nord è crescente, a sud decrescente.
2) Comparsa/scomparsa graduale di un oggetto all’orizzonte
3) La gravità agisce secondo i raggi di una sfera
4) “eclissi di luna” (l’ombra circolare della terra viene proiettata sulla Luna dal sole)
Forma particolare di nessun solido geometrico.
Geoide: solido, la cui superficie è sempre perpendicolare alla direzione del filo a piombo. L’accelerazione varia da punto a punto in base alla distanza dal centro della terra. Le depressioni e i rilievi si colmano a vicenda creando una superficie liscia.
Dimensioni:
Se la terra viene considerata una sfera basta misurare un qualsiasi arco di meridiano (circolo massimo passante per i poli).
Eratostene di Cirene:
Alessandria e Siene si trovano sullo stesso meridiano ad una distanza di 5000 stadi. Il 21 giugno i raggi del sole a Siene sono verticali ed il sole si trova allo Zenit. Facendo la stessa prova ad Alessandria si accorge però che i raggi del sole (sempre al 21 giugno) formano un angolo ed il sole di conseguenza non si trova allo zenit. Supponendo che tutti i raggi del sole arrivino paralleli a causa della grande distanza del sole dalla terra, l’angolo di incidenza a Siene e ad Alessandria sarà lo stesso. Essendo l’angolo 1/50 di 360°, l’arco risulterà essere 1/50 di 2/r.

Di conseguenza è stato possibile ricavare la misura del raggio terrestre: circa 6000 km.
Lo Schiacciamento Polare:
Verificato tramite l’oscillazione del pendolo.
A Parigi una oscillazione completa ha la durata di 1 secondo.
Alla Caienna (più vicina all’equatore) l’oscillazione è più lenta.
Si deduce che l’attrazione gravitazionale è maggiore ai poli e minore all’equatore. Ciò dipende dalla distanza dal centro della Terra. Infatti all’equatore si è circa 21 km più lontani dal centro della terra che ai poli.
La forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre è invece massima all’equatore e minima ai poli. Il Raggio medio terrestre è di 6371 km.
Raggo polare = a
Raggio equatoriale = b
Schiacciamento polare = (a-b)/a = 1/297
Precedentemente il metro era definito come la 40 milionesima parte del raggio terrestre.
La densità terrestre M/V è di 5,52 g/cm3
Il Reticolato Geografico
Meridiani e paralleli sono infiniti, ma considerando quelli di grado sono:
360 meridiani (180 meridiani + 180 antimeridiani)
180 paralleli (90 nord e 90 sud)
Latitudine: distanza angolare di un punto dall’equatore. Viene definita come lat. Nord o Sud e varia da 0 a 90°.
Longitudine: distanza angolare di un punto dal meridiano di riferimento. Viene definita come long. Est o Ovest e varia da 0 a 180°.
SISTEMA ASSOLUTO – RIFERIMENTI CELESTI
Coluro (equinoziale): meridiano fondamentale che passa per il punto gamma ed è perpendicolare all’equatore celeste. Non dipende dal punto dove si trova l’osservatore.
Latitudine: Declinazione Celeste
Longitudine: Ascensione Retta
L’equatore celeste è un piano perpendicolare all’asse terrestre.
L’eclittica è il piano passante per l’orbita della terra.
Nel caso l’asse terrestre fosse perpendicolare all’eclittica , questa andrebbe a coincidere con l’equatore celeste. L’asse terrestre forma però un angolo di 23° e 27’
La linea di intersezione del piano dell’eclittica e dell’equatore celesta è detta la Linea degli Equinozi. Caratterizzata dal punto gamma (detto dell’ariete) e omega. La terra si trova al punto gamma il 21 di marzo.
MOTO DI ROTAZIONE
Avviene intorno al proprio asse da Ovest verso Est (antiorario). Il giorno Sidereo dura 23h56m04s. La velocità angolare è identica in tutti i punti, mentre la velocità lineare varia al variare della Latitudine (equatore = 463 m/s , poli = 0 m/s). La forza centrifuga diminuisce col decrescere della velocità lineare, ma aumenta la forza di gravità.
Prove:
1) osservando due stelle ad orari diversi si nota che lo spostamento reciproco delle due stelle è costante poiché è la terra che si muove.
2) Tutti i pianeti ruotano (analogia)
3) Esperienza di Guglielmini (Bologna – Torre degli Asinelli): Premesse
• Velocità angolare uguale su tutti i punti della sup. terrestre
• Velocità lineare variabile ( a causa della diversa distanza dall’asse terrestre).
Di conseguenza la velocità sulla torre è maggiore della velocità sulla terra. Lasciando quindi cadere dei gravi che dovrebbero cadere in C’ avviene un leggero spostamento verso est, che è spiegabile solo con la rotazione della terra in senso antiorario.
RITARDO = Spostamento verso Ovest
ANTICIPO = Spostamento verso Est.
4) Prova di Focault (1851 – Pantheon – Parigi):
Collega un pendolo al soffitto con un filo molto lungo e osserva l’oscillazione per diverse ore. Al pendolo era attaccato una punta che strisciava sulla sabbia posta sul pavimento. Si notò che il piano di oscillazione ruotava in senso Orario (teoricamente dovrebbe rimanere fermo il piano di riferimento). Di conseguenza si dedusse che la rotazione era dovuta al pavimento e venne spiegato il movimento antiorario della terra. Se il pendolo fosse collocato al polo, il suo asse coinciderebbe con l’asse terrestre e farebbe una rotazione completa di 360° in un giorno intero. Se fosse posto all’equatore non vi sarebbe nessuna rotazione in quanto la terra non ruota intorno all’asse equatoriale. A Parigi, con una latitudine intermedia la rotazione avviene più lentamente (ca. 32 ore).
La relazione è la seguente: dove sta ad indicare la latitudine del punto geografico. Quindi se il seno di fosse 1, misurerebbe 90° e risulterebbe = 1.
5) Variazione della accelerazione gravitazionale in base alla latitudine. Ciò è causato dallo schiacciamento polare e dalla forza centrifuga. La forca centrifuga è perpendicolare all’asse di rotazione terrestre ed è diretta verso l’esterno. La forza centripete è diretta verso l’interno con intensità costante. dove indica la velocità angolare, R indica la distanza dall’asse di rotazione ed m indica la massa.
CONSEGUENZE
• Spostamento della direzione dei corpi in moto sulla superficie terrestre. Legge di Ferrel. A causa della rotazione terrestre un corpo viene deviato dalla sua direzione iniziale: verso destra se collocato nell’emisfero boreale, e verso sinistra nell’emisfero australe. Verso i poli i corpi arriveranno con anticipo poiché spostandosi verso i poli la velocità lineare terrestre diminuisce, mentre se si dirigeranno all’equatore arriveranno con ritardo poiché la velocità lineare è massima all’equatore. Ciò è dato dalla Forza di Coriolis: in realtà si tratta di uno spostamento apparente o relativo in quanto ciò che si muove realmente è la terra. Questa forza è rappresentata da dove V è la velocità di trasferimento di un corpo e beta è la latitudine. Questa forza è definita forza deviante. Viene applicata per spiegare direzione di venti e correnti.
• Alternarsi giorno/notte: i raggi solari arrivano tutti paralleli ed illuminano la parte rivolta verso il sole. I due emisferi (illuminato e non-illuminato) sono separati dal “circolo di illuminazione”. Fascia di una certa ampiezza poiché il passaggio dal giorno alla notte è graduale.
MOTO DI RIVOLUZIONE
La terra descrive un’orbita ellittica di cui il sole è un fuoco. La terra si muove in senso antiorario se osservata dal Nord celeste. La distanza media tra terra e sole è di 150 milioni di km. La terra si trova in Perielio a gennaio ed in Afelio a luglio. Le stagioni non sono dovute al variare della distanza dal sole. L’orbita terrestre è quasi circolare, tanto che la sua eccentricità è solo di 0,017. La velocità della terra nel moto di rivoluzione è di 29,8 km /s. Il sole durante l’anno se osservato dalla terra si sposta da Ovest verso Est.
PROVE:
• Analogie con gli altri pianeti del sistema solare.
• Periodicità annua di alcuni gruppi di stelle cadenti (la terra passa periodicamente in punti con grande quantità di elementi meteoritici).
• Aberrazione della luce proveniente dagli astri: quando si osserva un astro, lo osserviamo con una direzione apparente. Poiché mentre osserviamo la terra si sposta. Se osserviamo con un telescopio dobbiamo inclinarlo leggermente in avanti nel senso di rivoluzione terrestre, perché la luce impiega del tempo a percorrere l’asse del telescopio. Di conseguenza la terra si sarà spostata in un altro punto dell’orbita. La velocità della terra sull’orbita è minore di quella della luce quindi l’inclinazione sarà minima. L’angolo varia e aumenta al perielio e diminuisce all’afelio. Aberrazione diurna: è dovuto alla rotazione della terra ed è un movimento molto più lento di quello di rivoluzione, quindi l’angolo è molto più piccolo, e varia con la latitudine. (Diminuisce dall’equatore verso i poli).
• L’asse terrestre è inclinato di 23°27’ rispetto alla perpendicolare all’orbita
• In tempi brevi l’asse si mantiene parallelo a se stesso durante l’orbita.
CONSEGUENZE
• Se l’asse terrestre fosse perpendicolare al piano dell’orbita non vi sarebbero più le stagioni e sia il giorno che la notte durerebbero ovunque 12 ore. L’unica variabilità del sistema sarebbe la distanza dal sole. Oggi solo al 23 settembre e al 21 marzo il giorno e la notte hanno la durata di 12 ore ovunque. Varia a Nord e a Sud la durata del giorno. Ai poli invece si arriva ad avere 6 mesi di buio e 6 mesi di luce. Gli equinozi del 21 marzo e del 23 settembre rappresentano rispettivamente il punto gamma e il punto omega. Quando il sole si trova in uno di questi punti, giace sull’equatore celeste e si trova allo zenit all’equatore. Ai solstizi (estate = 21 giugno; inverno = 22 dicembre) il sole raggiunge rispettivamente a Nord e a Sud la sua massima elevazione rispetto al piano equatoriale terrestre. I raggi risultano perpendicolari rispettivamente al tropico del Cancro e del Capricorno. La differenza di durata tra giorno e notte aumenta più ci si sposta verso i poli. I luoghi compresi tra il circolo polare artico e il Polo Nord sono illuminati per tutta la durata della rotazione, mentre la calotta antartica sono al buio (22/6). All’equatore vi sono sempre 12 ore di giorno e 12 di notte. Durante l’inverno la terra si trova più vicina al sole. La linea degli equinozi è la linea che passa per il centro del Sole e unisce i due punti dell’orbita in cui i raggi solari sono allo Zenit all’equatore. La linea dei solstizi unisce i due punti in cui il sole è alla massima elevazione rispetto all’equatore. La linea degli Apsidi è la linea che congiunge Afelio con Perielio.
DURATA DEL GIORNO – GIORNO SOLARE E SIDEREO
Il giorno civile ha una durata di 24 ore, mentre il giorno sidereo ne ha una di 23h56m04s. Il giorno solare ha una durata di circa 24 ore. Prendiamo in considerazione un astro in allineamento con il sole: Affinché il punto P torni in allineamento con la stella passano 23h56m04s. Se vogliamo che il punto si allinei con il sole dobbiamo aspettare circa 4 minuti. Il giorno solare varia di conseguenza ed è più breve in estate e più lungo di inverno. Infatti la velocità al perielio è maggiore mentre all’afelio è minore.
MOVIMENTI SECONDARI DELLA TERRA
• Moto di traslazione: tutto il sistema solare si muove verso la costellazione di Ercole
• Asse terrestre inclinato di 23° e 27’ rispetto al piano dell’eclittica.
• Il sole e la luna agiscono sulla terra e tendono a far raddrizzare l’asse terrestre (far coincidere l’equatore col piano dell’orbita). Ciò non avviene a causa della forza centrifuga dovuta alla rotazione. Il risultato di queste forze si riassume nel moto doppio conico o luni-solare. A causa di queste forze l’asse terrestre ruota in senso orario compiendo una rotazione annua di 50”. Ogni 26000 anni si ritrova nella posizione di partenza.
Conseguenza del moto doppio conico:
Con lo spostamento dell’asse si sposta anche l’equatore: ciò provoca una rotazione della linea degli equinozi in senso orario (est => Ovest). Di conseguenza l’intersezione tra il piano dell’eclittica e il piano equatoriale cambia e si sposta anche il punto gamma. Così dopo circa 13000 anni il punto gamma e il punto omega si scambiano di posto. Anche la linea degli apsidi però ruota durante l’anno: ruota di 11” in senso antiorario ogni anno, a causa dell’influenza degli altri corpi celesti. Sommando i due movimenti si arriva ad uno spostamento di 61” che è definito la Precessione degli Equinozi. Ciò influisce sull’alternanza delle stagioni e sullo spostamento del punto gamma che si sposta di costellazione in costellazione circa ogni 1000 anni. Questo movimento accentua la differenza tra anno solare ed anno sidereo.
• Anno solare = lo spostamento apparente del sole, perché si considera il tempo che il sole impiega a passare consecutivamente 2 volte sullo stesso tropico: 356d5h48m46s
• Anno sidereo = spostamento in 356d6h9m10s
L’anno solare è influenzato dalla precessione degli equinozi che anticipa di 20 minuti per arrivare al punto gamma.
DIMENSIONI TERRESTRI:
Raggio equatoriale (a): 6378 km
Raggio polare (b): 6356 km
Schiacciamento polare (a-b)/a: 1/297
Lunghezza circolo meridiano: 40009 km
Lunghezza Equatore: 40076 km
Massa: 5,976x1027 g
Densità: 5,52 g/cm3
G: 9,81 m/s2

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