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I punti cardinali - Le coordinate geografiche

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I punti cardinali

Il campo visivo di un osservatore è limitato da una circonferenza massima, detta orizzonte, dal greco orizo = "limito", in cui cielo e terra sem­brano toccarsi. Per individuare nella cerchia dell'orizzonte la posi­zione di una località si fa riferimento a quattro punti fondamentali, detti punti cardinali, che sono: Nord, Sud, Est ed Ovest.

Il Nord corrisponde alla direzione della Stella Polare e viene deno­minato anche Settentrione perché la Stella Polare appartiene alla costellazione dell'Orsa Minore, che i Romani chiamavano Septem Triones, cioè "7 buoi aggiogati".

Il Sud indica il punto opposto al nord e nel nostro emisfero è espresso dal punto in cui il Sole, nel suo moto appa­rente, durante il giorno raggiunge la posizione più elevata sull'orizzon­te; poiché ciò avviene a mezzogiorno, il Sud viene anche detto Mezzogiorno o Meridione, dal latino meridies.

L'Est o Oriente, dal latino oriens = "nascente", rappresenta il punto sull'oriz­zonte dove il Sole sembra sorgere nei giorni equinoziali; e l'Ovest o Occidente, dal latino occidens = "cadente", il punto sull'orizzonte dove esso tramonta negli stessi giorni.

Dunque, per orientarsi, termine che letteralmente significa "rivolgersi verso oriente", si può prendere in considerazione l'apparente moto diurno del Sole intorno alla Terra.

Infatti, nel nostro emisfero, nella zona compresa tra il Tropico del Cancro ed il Polo Nord, colui che rivolge la faccia al Sole nel momento in cui esso culmina sull'orizzonte avrà davanti a sé il Sud, alle spalle il Nord, alla sinistra l'Est ed alla destra l'Ovest. Nell'emisfero opposto, tra il Tropico del Capricorno ed il Polo Sud, avviene il contra­rio: guardando verso il Sole, si avrà di fronte il Nord, alle spalle il Sud, alla destra l'Est e alla sinistra l'Ovest. 818h73i Questo sistema di orientamento è applicabile in tutti i giorni dell'anno nelle zone temperate, mentre in quelle polari è limitato ad un periodo più o meno lungo, cioè al "grande dì"; nella zona intertropicale, invece, la culminazione del Sole può indicare sia il Nord che il Sud, a seconda dei giorni, per cui non può essere assunto come elemento di riferimento.

Durante la notte, quando il Sole non è visibile, gli elementi utili per l'orientamento sono: la Stella Polare, che indica il Polo Nord, nell'emisfero settentrionale e la costellazione della Croce del Sud, che si trova in corrispondenza del Polo Sud, nell'emisfero australe.

Sulla base dei quattro punti cardinali è stata fissata una vasta gamma di punti intermedi che, generalmente, prendono nome dalle regioni da dove nel Mediterraneo spirano i venti dominanti. Il loro insieme costituisce la rosa dei venti, che nel modello internazionale comprende 64 direzioni.

La bussola

Per potersi orientare in ogni ora del giorno, anche quando il Sole o la Stella Polare non sono visibili, si adopera la bussola.

Essa consiste in una scatola metallica munita di una rosa dei venti, al cui centro è fissato un ago magnetizzato, libero di ruotare in un piano orizzontale. Per effetto del magnetismo ter­restre, la punta dell'ago si rivolge sempre verso Nord, orientandosi, però, non verso il Polo Nord geografico, ma verso il Polo Nord magnetico, che è alquanto distante e varia nel tempo. La direzione indicata dall'ago della bussola forma con il meri­diano del luogo di osservazione un angolo, detto declinazione magnetica, che varia da una località all'altra e, per la stessa località, cambia anche con il passare del tempo.

Al fine di stabilire con esattezza il Nord geografico occorre, quindi, conoscere il valore della declinazione magnetica, la quale può essere occidentale o orientale a seconda che la direzione segnata dall'ago sia spostata ad ovest o ad est rispetto al meridiano passante per il luogo di osservazione.

Il magnetismo terrestre, oltre a far ruotare l'ago in senso orizzontale attirandone la punta verso nord, vi esercita anche una forza attrattiva in senso verticale, facendone inclinare la punta verso il basso.

Tale forza, detta inclinazione magnetica, presenta un'inten­sità via via crescente a mano a mano che si procede dall'Equatore verso i poli, dove l'ago tende a disporsi in posizione perfettamente verticale. Per questo motivo nelle regioni circumpolari per orientarsi non si fa uso della bussola, ma si ricorre ad altri strumenti più sofisticati.

L'uso della bussola risulta inappropriato anche nelle navi e negli aerei, dove risente dell'influenza perturbatrice delle strutture metalliche, degli improvvisi movimenti e delle brusche accelerazioni. Nella navigazione aerea e marittima, pertanto, viene utilizzata la bussola giroscopica o girobussola, la quale si basa sul principio del giroscopio: un particolare rotore in rapida rotazione il cui asse conserva invariata la direzione, rispetto alle stelle fisse, anche in presenza di forti oscillazioni e non risente dell'influenza di masse magnetiche locali.

Le coordinate geografiche

I punti cardinali consentono di individuare solo la posizione appros­simata di una località, indicando in quale direzione essa è situata rispetto all'osservatore. Si tratta, però, di una posizione relativa che cambia con il mutare del luogo di osservazione.

Per poter determinare la posizione assoluta di una qualsiasi località, occorre riferirsi alle coordinate geografiche, che sono rappresentate dalla latitudine e dalla longitudine, i cui elementi di riferimento sono i meridiani e i paralleli che s'immaginano tracciati sulla sfera celeste.

La latitudine, che si esprime con la lettera greca  fi (j), è la distanza angolare di un punto dall'Equatore, misurata in gradi e frazioni di gradi sull'arco di meridiano compreso tra il punto considerato e l'Equa­tore. Poiché l'equatore divide la Terra in due emisferi, si distingue una latitudine Nord e una latitudine Sud a seconda che il punto si trovi nell'emisfero settentrionale o meri­dionale. Il valore della latitudine varia da sull'Equatore a 90° sui poli. Tutti i punti situati su uno stesso parallelo hanno medesima latitudine.

La longitudine, indicata con la lettera greca lamda (l), è la distanza angolare di un punto da un meridiano fondamentale, il meridiano zero, che, per convenzione internazionale, viene identificato con quello passante sull'osservatorio astronomico di Greenwich, a Londra. Essa viene misurata in gradi e frazioni di grado sull'arco di parallelo passante per il punto da determinare e il meridiano di Greenwich, e può essere est o ovest, a seconda che il punto si trovi ad oriente o ad occidente rispetto al meridiano di Greenwich; varia, inoltre, da sul meridiano di Greenwich a 180° su quello opposto. Tutti i punti situati sullo stesso meridiano hanno uguale longitudine.

La latitudine e la longitudine definiscono la posizione di una località sul piano orizzontale, senza però identificarne l'ubicazione sul livello del mare. Occorre quindi tener presente una terza coordinata, l'altitudine[1], che può essere ricavata direttamente con l'altimetro o indirettamente con altri sistemi più complessi.

Come si determina la latitudine e la longitudine

Nel nostro emisfero il valore della latitudine generalmente si ricava calcolando l'angolo forma­to dalla direzione della Stella Polare con il piano dell'o­rizzonte del punto considerato. A tal proposito occorre considerare che la Stella Polare si trova quasi allo zenit del Polo Nord e che i suoi raggi, data l'enorme distanza, giungono sulla Terra quasi paralleli.

Nell'emisfero meridionale per determinare la latitudine, anziché alla Stella Polare, si fa riferimento alla Croce del Sud.

Per individuare la longitudine di un punto basta conoscere la differenza oraria che intercorre tra il meri­diano fondamentale e quello del luogo considerato. Infatti, poiché il Sole compie il suo apparente moto diur­no intorno alla Terra in 24 ore, è facile dedurre che per percorrere l'arco di un grado, cioè per passare da un meridiano geografico a quello successivo, esso impiega 4 minuti (24 ore, ossia 1.440 minuti: 360 gradi = 4 minuti). Pertanto, se nello stesso istante tra una determinata località e Greenwich c'è una differenza di 180 minuti, la longitudine sarà di 45° (180:4 = 45). Se poi l'ora locale è più avanzata rispetto a quella di Greenwich, si tratterà di longitudine Est; se invece è meno avanzata, si tratterà di longitudine Ovest.

La misura del tempo: giorno medio ed anno civile

Una delle principali unità di misura del tempo è il giorno.

Comunemente per giorno s'intende il periodo di tem­po che la Terra impiega per compiere un'intera rotazione in­torno al proprio asse; però, a seconda che tale rotazio­ne venga computata facendo riferimento alle stelle op­pure al Sole, si parlerà di giorno si­dereo e giorno solare, che sono di durata leggermente diversa.

Il giorno side­reo ha una durata costante di 23h 56m e 4s, e rappresenta «la durata effettiva della rotazione terrestre»; mentre il giorno solare, oltre ad essere più lungo di qualche minuto, presenta una durata leggermente variabile nel corso dell'anno, perché la Terra descrive la sua orbita intorno al Sole con velocità maggiore o minore a seconda che si trovi in prossimità del perielio o dell'afelio.

Nonostante questa variabilità, il giorno solare è quello che noi usiamo comunemente; ma per eliminare gli inconvenienti connessi alla diversa durata dei giorni nei vari periodo dell'anno, è stato adottato il giorno solare medio, che equivale a 24 ore esatte e deriva dalla media di tutti i giorni solari dell'anno.

Ne consegue che su un determinato meridiano il mezzogiorno vero, il quale corrisponde al passaggio del Sole sopra di esso, solo raramente coincide con il mezzogiorno medio: la differenza di tempo tra i due tipi di mezzogiorno è detta equazione del tempo.

Il giorno solare medio inizia e si conclude a mezzanotte media (ore 0-24), mentre il giorno solare astronomico va da un mezzodì vero a quello del giorno successivo.

Il moto di rivoluzione che la Terra compie intorno al Sole ci consente di fissare un'altra unità di misura del tempo: l'anno; anch'esso può essere sidereo o solare.

L'anno sidereo dura 365 giorni e poco più di 6 ore, mentre l'anno solare è di circa 20 minuti più breve: questa differenza è dovuta alla precessione degli equinozi, cioè al fatto che gli equinozi ed i solstizi si verificano ogni anno un po' prima che la Terra abbia compiuto una rivoluzione completa attorno al Sole.

Generalmente quando si usa la parola "anno", ci si riferisce all'anno solare, poiché esso indica il periodico susseguirsi delle stagioni a cui sono collegati molti dei fenomeni fisici e biologici che si svolgono sulla superficie terrestre, comprese le stesse attività umane, come quelle agricole, turistiche ecc. Però, nella pratica comune non è possibile utilizzare l'anno solare con la sua durata effettiva, dato che esso non corrisp­onde ad un numero intero di giorni; per ovviare a questo inconveniente, è stato introdotto l'anno civile, il quale consta di 365 giorni, dunque, di un numero non frazionato di giorni, e 12 mesi.

Dal punto di vista astronomico, il mese è l'intervallo di tempo che passa tra un novilunio e l'altro (mese sinodico o lunare) ed equivale a 29 giorni e circa 13 ore, nei calendari, però, esso assume lunghezze variabili.

I calendari

Il termine calendario deriva dal latino calendae, il gerundivo del verbo calare = "convocare", con cui venivano indicati i primi giorni dei singoli mesi. Infatti, all'inizio di ogni mese, quando appariva la Luna nuova, uno dei pontefici romani convocava il popolo sul Colle Capitolino per fissare i giorni delle altre fasi lunari. In realtà, però, presso i Roma­ni il «calendarium» rappresentava il "libro dei crediti", dove i banchieri annotavano gli interessi delle somme prestate, che scadevano appunto il primo di ogni mese; poi a poco a poco esso venne ad indicare il sistema di computare il tempo per mezzo di divisioni costanti.

Nel calendario usato dai Romani fino ai tempi di Giulio Cesare l'anno veniva suddiviso in 12 mesi lunari, che avevano alternativamente 29 giorni, i mesi cavi, e 30 giorni, i mesi pieni, per un totale di 355 giorni; in tal modo esso veniva a trovarsi indietro di circa 11 giorni rispetto all'anno solare e perciò ogni due anni si aggiungeva un «mese intercalare» di 22 giorni. Ma an­che con questo espediente, la durata dell'anno non risultava esatta e pertanto, con l'andare dei secoli, si arrivò ad un gra­ve disaccordo fra le date del calendario e le vicende stagionali, per cui si rese ne­cessaria una correzione.

Nel calendario giuliano, introdotto da Giulio Cesare nel 45 a.C., l'anno solare era considerato di 365 giorni e 6 ore e perciò quel­lo civile venne fissato in 365 giorni, sta­bilendo però di aggiungere un giorno ogni 4 anni, in modo da compensare la differenza delle 6 ore in meno rispetto al­l'anno solare: dopo tre anni di 365g, si aveva un anno bisestile di 366g.

L'anno bisestile fu così chiamato perché il giorno supplementare, anziché alla fine dell'anno, fu inserito dopo il sesto giorno antecedente le calende di marzo, cioè il 23 febbraio, il quale perciò era ripetuto due volte e diventava bis sextus = "due volte sesto".

In realtà, però, il valore dell'anno solare non equivale esattamente a 365 giorni e 6 ore, ma è più corto di alcuni minuti e questa differenza si fece sentire con il passare dei secoli: verso la metà del sec. XVI, infatti, la data dell'equinozio di primavera cadeva con un anticipo di 10 giorni.

Per ristabilire la concordanza tra anno civile ed anno solare, il papa Gregorio XIII nel 1852 attuò una nuova riforma. Egli provvide innanzitutto ad eliminare i dieci giorni di differenza che ormai si avevano tra anno solare ed anno civile, e così dal 4 ottobre si saltò direttamente al 15 ottobre 1582; inoltre, per evitare il ripetersi dell'errore, stabilì che in futuro fossero bisestili tutti gli anni divisibili per quattro.

Il calendario gregoriano, oltre ad essere diviso in mesi, di durata variabile tra 28 e 31 giorni, si compone di 52 settimane che hanno durata quasi uguale alle fasi lunari, e cioè circa 7 giorni; esso conta gli anni a partire dalla nascita di Cristo.

Così come è strutturato, il calendario gregoriano andrà bene fino al 4317 d.C.; poi bisognerà rimediare ad una piccola eccedenza dell'anno civile su quello solare. Per questo motivo e per eliminare altri difetti insiti nel nostro calendario, si sta pensando ad una riforma moderna che porti all'istituzio­ne di un calendario universale.

Il calendario universale prevede l'anno diviso in 13 mesi di 4 settimane ciascuno, cioè di 28 giorni. Sarebbe, quindi, un anno di 364 giorni con l'aggiunta di uno, o negli anni bisestili, di due giorni, detti bianchi o neutri, da inserire alla fine di dicembre. Così l'anno inizierebbe sempre con lo stesso giorno della settimana ed, in qua­lunque mese, i giorni della settimana si succederebbero con la stes­sa data. Ma l'adozione di un calendario universale è resa difficoltosa dalla pluralità di religioni e tradizioni.

L'ora vera, l'ora nazionale ed i fusi orari

L'ora vera o locale di un luogo, è data dalla posizione del Sole in un determinato momento, tenuto conto che dal punto di vista astronomico si ha il mezzogiorno nel momento in cui il Sole culmina sul meridiano del luogo considerato. Perciò solo i punti che giacciono sullo stesso meridiano hanno contemporaneamente la stessa ora; mentre i punti che si trovano su meridiani diversi presentano, nello stesso istante, ore differenti. Ne deriva che esistono tanti tempi locali quanti sono i meridiani. 

Ai fini pratici è evidente che l'ora vera o locale, non è adatta per regolare i rapporti tra i vari paesi situati a longitudini diverse ed è estremamente scomodo anche nell'ambito di uno stesso Stato, quando il relativo territorio sia molto esteso nel senso dei paralleli; si pensi, per esempio, all'ex Unione Sovietica o agli Stati Uniti d'America.

Per evitare possibili inconvenienti, specialmente nel campo delle comunicazioni ferroviarie e telegrafiche, già dal secolo scorso diversi Stati hanno deciso di adottare per tutto il loro territorio un'ora convenzionale unica, detta ora nazionale, corrispondente a quella vera del meridiano passante per la relativa capitale. Attualmente, molti Stati dell'Europa occidentale, durante i mesi primaverili ed estivi, adottano anche l'ora legale, che consiste nell'anticipare di un'ora l'inizio della giornata lavorativa in modo tale da usufruire, per il lavoro in fabbrica o negli uffici, di un maggiore periodo di illuminazione solare e risparmiare sul consumo di energia elettrica necessaria all'illuminazione artificiale degli ambienti chiusi.

Il ricorso all'ora nazionale ha semplificato le relazioni all'interno dello stesso paese, ma non ha risolto le complicazioni derivanti dal fatto che nel passare da uno Stato all'altro, si possono avere non solo differenze di ore, ma anche di minuti e secondi. E ciò ha reso necessaria, per gli usi civili, l'adozione di un sistema più pratico, valido per territori sovranazionali, detto sistema dei fusi orari, ideato dall'astronomo italiano Quirico Filopanti.

In questo sistema, che ormai è adottato quasi universalmente, la superfice terrestre è stata divisa in 24 spicchi di uguale ampiezza, che abbracciano ciascuno 15° in longitudine, e presentano un'ora di differenza tra loro; a tutti i luoghi situati entro uno stesso fuso è stata attribuita la stessa ora del meridiano centrale, detta tempo civile.

I confini dei fusi orari non coincidono esattamente sempre con dei meridiani. Infatti, per fare in modo che tutte le località di una nazione abbiano la medesima ora, o tempo civile, essi seguono i contorni politici degli Stati attraversati, includendo o escludendo aree che dal punto di vista teorico ricadrebbero nei fusi adiacenti. Alcuni Stati molto estesi, inoltre, abbracciano diversi fusi orari ed hanno, pertanto, ore differenti al loro interno. È il caso degli Stati Uniti d'America e dell'ex Unione Sovietica.

Come fuso iniziale è stato scelto quello che ha al centro il meridiano di Greenwich, la cui ora è detta tempo universale o tempo medio di Greenwich.

I fusi situati ad est di quello iniziale hanno un tempo civile più avanzato rispetto ad esso, con un anticipo di un'ora per ogni fuso; i fusi situati ad ovest, invece, presentano un tempo civile più arretrato, con un ritardo di un'ora per fuso. Ne consegue che nel passaggio da un fuso all'altro occorre spostare l'orologio di un'ora in avanti se si va verso oriente, di un'ora indietro se si procede verso occidente. In tal modo un viaggiatore che da un punto qualsiasi della Terra compia il giro intorno al mondo, quando ritorna al punto di partenza, avrà accumulato un giorno di ritardo o di anticipo a seconda che sia andato da ovest verso est o viceversa.

Per evitare questa sfasatura, che creerebbe confusione nelle comunicazioni e nei rapporti internazionali, quando si attraversa l'antimeridiano di Greenwich, situato a 180° di longitudine, si apporta una correzione alla data. Se si procede da ovest ad est, bisogna saltare alla stessa ora del giorno seguente e, quindi aggiungere un giorno; se si procede da est ad ovest, occorre ripetere la stessa data del giorno in corso.

Il 180° meridiano, pertanto, viene designato come la linea del cam­biamento di data. Esso divide in due parti uguali il 13° fuso che, come tutti gli altri fusi, ha la medesima ora, ma presenta la peculiarità di avere doppia data. Infatti, le località situate nel settore orientale sono sempre avanti di un giorno rispetto a quelle poste nel settore occidentale.

Anche la linea del cambiamento di data, che corre al centro dell'Oceano Pacifico, però, non coincide esattamente con l'antimeridiano di Greenwich, ma compie alcune deviazioni per includere o escludere alcuni gruppi insulari e non attraversare in nessun punto le terre emerse.



[1] Altezza di un luogo sul livello del mare

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