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Cartografia continuo lezione 7 - Coggle Diagram
Cartografia continuo lezione 7
Forma e dimensioni della Terra
L’ETÀ MODERNA
I temi di carattere scientifico presentano ormai una tale complessità che le capacità di uno studioso singolo appaiono insufficienti e pertanto verso la metà del XVII secolo importanti accademie scientifiche sono istituite in Francia ed Inghilterra.
Furono appunto le attività svolte dall’Accademia delle Scienze di Parigi a consentire di realizzare le prime misurazioni scientifiche della terra, anche grazie a missioni inviate in varie parti del globo per ottenere dall’osservazione astronomica dei satelliti di Giove più precise determinazioni della longitudine
I caratteri innovativi della Carta risiedevano:
Nel fondarsi su precise osservazioni geodetiche e geometriche
Nell’adozione unitaria di scala e simbolismo
In un vero e proprio «esprit nouveau et geometrique» fondato su di una articolazione in ff. giustapponibili, la cui divisione era guidata da "neutri" caratteri tecnici
La realizzazione della Carta Generale di Francia si estese per quasi 70 anni (attraversando anche l’epoca della Rivoluzione francese).
In questo periodo la nuova rappresentazione si dimostrò come:
Un utile strumento "civile", in quanto fu utilizzata per la delineazione dei confini delle nuove unità amministrative, i dipartimenti
Quindi un documento di importanza "strategica", tanto da subire prima una "confisca rivoluzionaria"(1793) e quindi l’attribuzione al Dépót Générale de la Guerre
Prove della sfericità terrestre
Curvatura della superficie terrestre: variazione dell’orizzonte sensibile (la parte visibile diventa tanto più ampia quanto l’osservatore si alza dalla superficie).
Comparsa o scomparsa di un oggetto; le navi, mano a mano che si allontanano dal punto di osservazione, sembrano scomparire oltre l’orizzonte.
Durante le eclissi di luna l’ombra proiettata dalla terra sul satellite è circolare (Aristotele).
Circumnavigazione del globo (1521 Magellano)
Analogia con gli altri pianeti
Le coordinate geografiche
L’orizzonte sensibile limita la porzione di superficie terrestre che riusciamo ad abbracciare con lo sguardo, in ogni direzione intorno a noi; l’orizzonte sensibile si presenta come un circolo che aumenta di diametro con il crescere dell’altitudine del punto di osservazione
Localizzare correttamente i fenomeni del mondo reale sulla superficie geografica impone di risolvere una serie di problemi che vanno ricercati nelle caratteristiche fisiche della Terra:
La curvatura della superficie terrestre
La distribuzione delle masse al suo interno
Forma della Terra
L’approssimazione sferica non risulta accettabile: la misura e la forma di aree, la misura di angoli e distanze risulterebbero molto approssimate rispetto alla realtà
Pertanto, si fa riferimento a due altre superfici (che si rifanno a due modelli):
Ellissoide
Tuttavia il modello sferico più aderente alla realtà è il modello generato dalla rotazione di un ellissoide attorno al suo asse minore.
Questo modello geometrico-matematico è chiamato ellissoide o sferoide e ha il pregio di riprodurre lo schiacciamento dei poli terrestri e il rigonfiamento dell’equatore.
Il modello dell’ellissoide è un modello matematico, descrive la forma della Terra (coordinate orizzontali)
Se la Terra fosse omogenea e immobile, la sua forma, escludendo le irregolarità superficiali, sarebbe quella di una sfera perfetta.
In realtà essa non è omogenea ed è dotata di un veloce moto di rotazione attorno al proprio asse; la forza centrifuga che deriva da questo movimento deve aver prodotto, quindi, nella Terra una progressiva deformazione, deprimendola ai poli e rigonfiandola lungo il piano equatoriale, ossia in corrispondenza del piano perpendicolare all'asse e passante per il suo centro.
La forma che ne risulta è poco dissimile da quella di un ellissoide di rotazione(o sferoide), cioè da quella di un solido che si ottiene idealmente facendo ruotare un'ellisse attorno al suo asse minore
L’ellissoide è una superficie che approssima abbastanza bene la reale forma della terra, e che è esprimibile con una formula matematica semplice.
Chiamiamo semiasse equatoriale a il raggio della circonferenza che meglio interpola il livello medio dei mari nel piano equatoriale e semiasse polare b la distanza del baricentro terrestre dal livello medio del mare ai Poli.
il rapporto s, che si chiama schiacciamento, tra la differenza di lunghezza dei due assi e la lunghezza dell’asse maggiore vale: 1/297
Geoide
La terra come geoide
Stante la non omogeneità della densità della massa terrestre e l’irregolarità della sua forma, le linee di forza del campo della gravità sono linee gobbe; esse prendono il nome di linee verticali.
La tangente in un punto P a una linea verticale prende il nome di verticale
Le forme solide di approssimazione della Terra: sfera, ellissoide, geoide
Che la forma della Terra non sia perfettamente identificabile con quella di una sfera è stato effettivamente dimostrato da osservazioni gravimetriche e seguite in moltissimi punti della sua superficie.
Si è potuto osservare, infatti, che la superficie terrestre nei suoi vari tratti presenta valori diversi della forza di gravità; ed essendo quest’ultima in rapporto con la distanza dal centro dellaTerra-secondo la legge di Newton-se ne è dedotto che i vari punti della superficie terrestre si trovano a diversa distanza dal centro.
Il GEOIDE (che mantiene la denominazione proposta, verso la fine dell’Ottocento, dall’inglese J.B. Listing, che aveva perfezionato il modello della Terra proposto in precedenza da K.F. Gauss) è un modello fisico della superficie terrestre, in quanto descrive il profilo della superficie terrestre al livello del mare (mareografo di Genova) ed è in grado di tenere conto delle irregolarità del terreno (rigonfio nelle aree continentali; incavato in quelle oceaniche) e delle variazioni gravimetriche.
Per GEOIDE si intende:
La superficie equipotenziale rispetto al campo gravitazionale terrestre che coincide, approssimativamente, con il livello medio del mare ipotizzato esteso anche al di sotto delle terre emerse e privo di variazioni
Gli studi geodetici rivestono anche grande interesse per la Geofisica e per la Geologia, poiché forniscono informazioni utilissime ai fini della conoscenza della struttura del nostro pianeta.
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Allo stato attuale delle nostre conoscenze la forma della Terra non è perfettamente
identificabile con quella di un solido geometrico: è una forma del tutto propria.
Per facilitare gli studi geodetici, si è arrivati quindi a identificare la forma del nostro pianeta con quella di un solido irregolare la cui superficie in ogni punto è perpendicolare alla direzione della forza di gravità; al corpo delimitato da tale superficie è stato dato il nome di Geoide
La forma della Terra deriva da molteplici forze (di attrazione gravitazionale, legate ai movimenti di rotazione e traslazione, ecc.) che agiscono sulle sue masse (in parte solide ed in parte fluide) ed ha quindi una forma irregolare.
Riducendo la scala per descrivere il paesaggio possiamo usare un sistema di riferimento locale in cui:
L’orizzonte è la linea che delimita il paesaggio visibile intorno a P
Il piano orizzontale è quello su cui giacciono tutti i corpi visibili sulla Terra dal nostro punto di osservazione (P).
La verticale è la retta che passa per il punto di osservazione ed è perpendicolare al piano orizzontale
Il meridiano del luogo è il meridiano che passa per P e incontra l’orizzonte nei punti Sud e Nord
Perpendicolare al meridiano del luogo passa il parallelo del luogo, che incontra l’orizzonte nei punti Est e Ovest.
La misura delle dimensioni della Terra
Condizionati dalla semplicità dei loro strumenti di osservazione, ma fortemente sollecitati dalle loro concezioni filosofiche a ritenere che la Terra fosse una sfera perfetta, i geografi greci del V-IVsecolo a.C. furono tra i primi a tentare di risolvere il problema delle precise dimensioni del nostro pianeta, adottando procedimenti puramente geometrici, che risulteranno tuttavia validi fino all’età moderna.
Fin daI V secolo a.C. infatti la misurazione del nostro pianeta si è basata sul principio che fosse sufficiente determinare la lunghezza di
un qualsiasi arco di meridiano e calcolare l’ampiezza dell’angolo al centro corrispondente, per ottenere attraverso una proporzione la lunghezza dell’intera circonferenza.
Le dimensioni della Terra
Il procedimento di cui abbiamo notizie certe e che condusse a un risultato molto più preciso fu quello eseguito da Eratostene di Cirene
Uomo di cultura assai vasta, Eratostene fu capace di cimentarsi in molte discipline, dalla filologia alla grammatica, dalla filosofia alla poesia, dall’astronomia alla matematica.
Il suo metodo per il calcolo della circonferenza terrestre era contenuto nell’opera sulla misurazione della terra, purtroppo a noi mai pervenuta. Sulla base delle informazioni che di essa ci fornisce Cleomede, sappiamo che il procedimento adottato da Eratostene era piuttosto semplice e basato su regole della geometria piana.
L'esperimento di Eratostente:
21 giugno 227 a.c.
Meridiane in delle semisfere con una specie di goniometro ad Alessandria e Siene, due città sullo stesso meridiano a 5000 stadi di distanza.
Contemporaneamente si misura le ombre proiettate proiettate da questi 'gnomoni' nelle due città e i risultati sono diversi.
A Siene l'ombra non appariva, mentre ad Alessandria proiettava un ombra
Così Eratostene si inventa un prolungamento verso il centro della terra degli 'gnomoni', così aveva come elementi noti la distanza tra Alessandria e Siene, i sette gradi e dodici della differenza d'ombra proiettata dallo 'gnomone' di Alessandria e i 360 gradi della circonferenza terrestre:
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