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I MOVIMENTI DELLA TERRA

scienze della terra




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I MOVIMENTI DELLA TERRA



IL MOVIMENTO DI ROTAZIONE


La Terra ruota su se stessa intorno ad un asse immaginario detto ASSE DI ROTAZIONE che passa per i poli; il periodo di rotazione è detto GIORNO SIDEREO; è un moto periodico che avviene da ovest verso est, osservato dal polo nord celeste ed in senso antiorario.

La VELOCITA' ANGOLARE di rotazione è uguale in ogni luogo della Terra(360° in un giorno). Ciascun punto della superficie percorre in un giorno un circonferenza più o meno lunga a seconda della latitudine e dell'altitudine; quindi varia la VELOCITA' LINEARE DI ROTAZIONE; essa aumenta man mano che ci si allontana dall'asse di rotazione ed aumenta con l'altitudine. Il periodo di rotazione attualmente ha una durata di 23h 56 min 4sec, ma sta rallentando progre 818b19i ssivamente di millesimi di secondo ogni secolo.


LE PROVE DELLA ROTAZIONE TERRESTRE


GUGLIELMINI: abbiamo un sasso in cima ad una torre; se la Terra non avesse il movimento di rotazione, il sasso cadrebbe seguendo una verticale, a causa della sola forza di gravità; essendoci il moto di rotazione, il sasso ha già in partenza una velocità che è quella di rotazione, che mantiene per inerzia anche durante la caduta; cadrà così in un punto spostato verso est rispetto alla verticale. La velocità lineare di spostamento dipende dall'altezza e dalla latitudine.




FOUCAULT: Il piano di oscillazione del pendolo resta costante, anche quando il pendolo viene fatto ruotare; appese al Panthèon di Parigi un pendolo molto lungo e perciò dotato di oscillazioni molto lente; in alto il pendolo era collegato ad un perno girevole e sul pavimento c'era della sabbia ed il pendolo alla base aveva un pennino che la sfiorava; la punta del pendolo non ripassava mai sullo stesso solco come se il piano di oscillazione ruotasse da ovest a est; dopo 24 ore si ottenne un'oscillazione di 272° rispetto al piano dell'orizzonte. Al polo nord, essendo l'asse del pendolo parallelo all'asse di rotazione terrestre, la rotazione sarebbe stata di 360°, invece all'equatore, essendo l'asse del pendolo perpendicolare all'asse terrestre, non si sarebbe registrata alcuna rotazione.


LE CONSEGUENZE DELLA ROTAZIONE TERRESTRE


L'ALTERNARSI DEL DI' E DELLA NOTTE: la terra ha forma pressoché sferica, così in ogni istante solo metà della sua superficie riceve luce e calore dal sole; la linea che separa le due zone è detta CIRCOLO DI ILLUMINAZIONE. Ogni punto della terra passa continuamente da una zona all'altra e vede alternarsi ogni giorno il dì e la notte. Per la presenza dell'atmosfera che provoca fenomeni di diffusione il passaggio è graduale. Per questo il circolo di illuminazione è una fascia in cui il dì e la notte sono divisi da un debole chiarore detto CREPUSCOLO. A causa della rifrazione il sole è visibile un po' prima dell'alba ed un po' dopo il tramonto. La durata del crepuscolo aumenta con la latitudine. Il piano del circolo di illuminazione è in ogni istante perpendicolare ai raggi solari.

L'APPARENTE MOVIMENTO GIORNALIERO DELLA SFERA TERRESTRE: ogni giorno la sfera celeste sembra ruotare da est verso ovest intorno al prolungamento dell'asse terrestre. Questo movimento è apparente ed è provocato dal fatto che la  Terra ruota intorno al suo asse nel verso opposto.

LA FORZA CENTRIFUGA è una forza fittizia ovvero apparente, del cui movimento risentono solo i corpi solidali con il sistema di rotazione. Agisce in direzione perpendicolare all'asse di rotazione ed è diretta verso l'esterno. Il suo valore aumenta con l'altitudine e con l'allontanarsi dall'asse. A livello del mare la forza centrifuga ha intensità diverse a seconda della latitudine. E' nulla ai poli e massima all'equatore.

Essa provoca due importanti effetti

ha contribuito a formare lo schiacciamento polare ed il rigonfiamento equatoriale;

contrasta parzialmente la forza gravitazionale, riducendo il valore dell'accelerazione di gravità.

Essa si oppone alla forza di gravità perfettamente solo all'equatore essendo diretta dall'asse e non dal centro verso l'esterno.

LA FORZA DI CORIOLIS: è una forza fittizia che interessi i corpi che non sono vincolati alla superficie terrestre; ogni corpo che si muove dall'equatore ai poli viene deviato verso destra nell'emisfero settentrionale e verso sinistra nell'emisfero meridionale. La forza si fa sentire anche lungo i paralleli, ma è nulla all'equatore; il suo valore dipende dalla latitudine e dalla velocità del corpo. Ha una notevole influenza sulla direzione della circolazione atmosferica e dei grandi circuiti delle correnti oceaniche.


IL MOVIMENTO DI RIVOLUZIONE


La terra descrive un'orbita ellittica intorno al sole, che ne occupa uno dei due fuochi; il piano dell'orbita della Terra intorno al sole è detto PINO DELL'ECLITTICA.

ANNO SIDEREO: periodo di 365 d 6 h 9 min 9,5 s che la terra impiega per la rivoluzione.

AFELIO: punto in cui la Terra si trova più distante dal Sole.

PERIELIO: punto il cui la terra è più vicina al Sole.

La linea che idealmente li congiunge è la LINEA DEGLI APSIDI. La VELOCITA' DI RIVOLUZIONE  non è costante, è massima al perielio e minima all'afelio.

L'asse di rotazione terrestre è inclinato rispetto al piano dell'eclittica di 66° 33' e durante il moto di rivoluzione si può considerare sempre parallelo a se stesso. Conseguenza è che il piano dell'equatore è inclinato rispetto al piano dell'eclittica di 23°27'. Durante l'anno cambia la direzione della Terra rispetto alla direzione dei raggi solari, quindi si modifica la posizione del circolo di illuminazione rispetto all'asse terrestre.

EQUINOZIO DI PRIMAVERA: 21 marzo

EQUINOZIO D'AUTUNNO: 23 settembre

In questi giorni la durata del dì e della notte sono uguali. Il sole è allo ZENIT(raggi perpendicolari al piano dell'osservatore) a mezzogiorno sull'equatore. In questi giorni il circolo di illuminazione è tangente ai poli.



SOLSTIZIO D'ESTATE: 21 giugno; il sole è allo zenit a mezzogiorno sul TROPICO DEL CANCRO.

SOLSTIZIO D'INVERNO: 22 dicembre; il sole è allo Zenit a mezzogiorno sul TROPICO DEL CAPRICORNO.

In queste due posizioni il circolo di illuminazione è alla massima distanza dai poli; si ha la massima differenza tra la durata del dì e della notte; il circolo di illuminazione è tangente al circolo polare artico e al circolo polare antartico.


LA PROVA DEL MOTO DI RIVOLUZIONE: L'ABERRAZIONE STELLARE


Esistono prove indirette del movimento di rivoluzione della Terra, ma l'unica prova diretta è l'aberrazione della luce.

ABERRAZIONE STELLARE: una stella ci appare in una posizione diversa rispetto a quella in cui è veramente.(Bradley 1727).

Scoprì che le stelle vengono sempre proiettate in avanti rispetto alla loro posizione reale.

L'angolo tra la direzione apparente e quella reale della stella prende il nome di ANGOLO DI ABERRAZIONE; l'angolo di aberrazione annua varia nel corso dell'anno con una significativa regolarità.

Questo dipende dal fatto che la Terra gira con una determinata velocità e la velocità della luce è costante; quando la luce attraversa l'asse ottico del telescopio la Terra si sposta e si perde l'allineamento tra strumento ed astro.

L'inclinazione da dare al telescopio è la somma del vettore della velocità della luce e di quello della velocità di rivoluzione della Terra. La velocità della terra cambia durante la rivoluzione; ne consegue che l'angolo di aberrazione cambia per tutte le stelle regolarmente e periodicamente.


LE CONSEGUENZE DELLA RIVOLUZIONE TERRESTRE


GIORNO SOLARE E GIORNO SIDEREO: Il GIORNO SIDEREO è l'intervallo di tempo che intercorre tra due passaggi successivi della medesima stella sul meridiano del luogo; 23h 56m 4s.

Il GIORNO SOLARE è l'intervallo di tempo tra due culminazioni( punto di massima altezza raggiunto da un corpo celeste sull'orizzonte) consecutive del sole sullo stesso meridiano: 24h.

Quando la Terra ha compiuto un'intera rotazione, l'osservatore non si trova più nella stessa posizione del giorno precedente rispetto al Sole, dal momento che la terra si è mossa lungo la sua orbita di rivoluzione. Poiché la terra impiega 4 min per ruotare di 1° il girono solare risulta più lungo del giorno sidereo di 4 minuti.

Il giorno solare modifica la sua durata perché la velocità di rivoluzione non è costante.

IL MOVIMENTO APPARENTE DEL SOLE SULLO SFONDO DELLO ZODIACO: Il Sole (movimento apparente) ritarda ogni giorno di 4 minuti rispetto allo sfondo delle stelle. Ogni notte troveremo in opposizione al sole stelle diverse; se ogni giorno fissiamo la posizione del sole a mezzogiorno sullo sfondo celeste, osserveremo che in un anno descrive in cielo una linea chiusa che giace su un piano (eclittica) inclinato di 23°27' rispetto all'0equatore.

Lo sfondo di stelle si chiama ZODIACO. Quando il sole si trova in una costellazione, questa non è visibile.

Poiché l'eclittica è inclinata rispetto all'equatore, la declinazione del Sole, cioè la sua distanza angolare dall'equatore celeste, cambia durante l'anno. Il sole per sei mesi si trova nell'emisfero celeste boreale e per sei mesi in quello astrale.


LE STAGIONI ASTRONOMICHE


Le stagioni astronomiche sono 4 periodi caratterizzati da condizioni diverse.

Le cause sono:

Movimento di rivoluzione;

Inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano dell'eclittica;

L'asse di rotazione si mantiene parallelo a se stesso durante il moto di rivoluzione.

Le stagioni dipendono dal particolare orientamento dell'asse durante la rivoluzione. La posizione del Sole rispetto al piano equatoriale e la posizione del circolo di illuminazione oscillano durante l'anno tra due situazioni estreme corrispondenti ai due solstizi. Ciò causa due effetti:

La DURATA DEL DI' subisce periodiche variazioni; più ci si allontana dall'equatore, più diventano evidenti. Equinozio di primavera-equinozio autunno: emisfero settentrionale dì più lungo di notte.

L'ALTEZZA DEL SOLE varia nel corso dell'anno, in ogni luogo della Terra ed in modo diverso a seconda della latitudine.



Questi sono i principali responsabili dell'alternarsi di periodi caldi e freddi sulla terra. Dalla durata del dì dipende la quantità di raggi solari che un luogo riceve giornalmente, mentre dall'altezza del sole dipende l'angolo di incidenza dei raggi solari.

La PRIMAVERA: ha inizio con l'equinozio di primavera (21/3), quando la durata del dì è uguale a quella della notte ed il circolo di illuminazione passa per i poli ed i raggi del sole a mezzogiorno sono allo zenit per un osservatore che si trovi all'equatore. Il Sole nel suo moto apparente si sposta nell'emisfero celeste boreale fino a raggiungere nel corso del solstizio estivo, la declinazione di 23°27'N. La conseguenza è che nell'emisfero settentrionale il dì si allunga e l'altezza del Sole a mezzogiorno aumenta fino a raggiungere il massimo valore nel giorno del solstizio estivo; nell'emisfero meridionale succede il contrario. All'equatore la durata del dì resta uguale, ma il sole si abbassa. Il polo nord resta illuminato per tutto questo periodo, mentre il polo sud resta al buio.

L'ESTATE: inizia con il solstizio estivo (21/6), quando il Sole è allo zenit sul tropico del Cancro. Il circolo di illuminazione ha la massima inclinazione angolare rispetto all'asse terrestre. Nell'emisfero boreale, le terre comprese tra il circolo polare artico ed il polo Nord rimangono illuminate tutto il giorno, mentre la stessa zona nell'emisfero australe resta al buio. L'altezza del sole varia a seconda della latitudine; dal tropico del Cancro verso Nord si arriva a 23°27? Al polo Nord e a 0 sul circolo polare antartico. Il Sole cambia la sua posizione rispetto al piano dell'equatore, fino a tornare nel giorno dell'equinozio di autunno a collocarsi sul pino dell'equatore. Nell'emisfero settentrionale il dì si accorcia e l'altezza del sole diminuisce, mentre nell'emisfero meridionale accade il contrario. All'equatore la durata del dì e della notte restano uguali, mentre l'altezza del Sole cresce.

L'AUTUNNO: inizia con l'equinozio d'autunno (23/9), quando si ripete la condizione dell'equinozio di primavera; si sposta nell'emisfero celeste australe fino a raggiungere nel solstizio invernale la declinazione di 23°27'S. Nell'emisfero settentrionale il dì si accorcia e l'altezza del Sole si riduce, mentre nell'emisfero meridionale succede il contrario. All'equatore l'altezza del sole diminuisce; il polo nord è al buio, mentre il polo Sud è al sole.

L'INVERNO: inizia con il solstizio invernale (22/12), quando il sole a mezzogiorno si trova allo Zenit sul tropico del Capricorno. Le condizioni sono invertite rispetto al solstizio estivo.

Nell'emisfero settentrionale il dì si allunga e l'altezza del Sole aumenta, mntre nell'emisfero meridionale succede il contrario. All'equatore l'altezza del sole cresce.

Le stagioni non hanno tutte la stessa durata; ciò dipende dal fatto che la Terra nel primo semestre è vicina all'afelio, per cui avanza più lentamente, mentre nel secondo semestre, essendo vicina al perielio, avanza più velocemente.

I momenti più caldi o più freddi non coincidono con i solstizi, ma si verificano circa un mese dopo, a causa dei materiali che costituiscono l'involucro più esterno della Terra.

STAGIONI METEREOLOGICHE: iniziano il primo giorno del mese in cui cade il solstizio o l'equinozio che segnano l'avvio della corrispondente stagione astronomica.


LE ZONE ASTRONOMICHE DEL GLOBO TERRESTRE


Sono 5 zone caratterizzate da diverse condizioni di riscaldamento e da specifiche situazioni climatiche, divise dai tropici e dai circoli polari, che hanno particolari condizioni di illuminazione e di inclinazione dei raggi solari durante l'anno.

ZONA TORRIDA o INTERTROPICALE: è compresa tra i due tropici ed è divisa in due dall'equatore; la durata del dì varia poco; tutti i paralleli della zona vedono il Sole allo zenit due volte l'anno, tranne i due tropici sui quali i raggi solari arrivano perpendicolari una sola volta. Il Sole è sempre molto alto sull'orizzonte. Non si può parlare di stagioni perché il clima è sempre molto caldo.

ZONA TEMPERATA AUSTRALE e ZONA TEMPERATA BOREALE: comprese tra i tropici ed i circoli polari; le durate del dì e della notte variano molto ed il Sole non è mai allo stesso Zenit. Si ha una netta distinzione tra le varie stagioni.

Le CALOTTE POLARI: oltre i due circoli polari; il Sole non è mai molto alto ed in certi periodi non sale neanche sopra l'orizzonte. La durata del dì e della notte subiscono notevoli variazioni; all'equinozio di primavera il sole sorge sul polo nord e tramonta sul polo Sud. Si vede alternarsi una grande notte ed un grande dì, ma la durata di tali periodi varia a seconda della latitudine.







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