Appunti sul Pianeta Terra, Maturità Astronomia

Temperatura media di 15 °C

Parte dell’acqua sulla Terra deriva da comete che si sarebbero scontrate sulla Terra all’origine del pianeta.

Raggio equatoriale: 6378 km

Raggio polare: 6356 km (21 km in meno)

Inclinazione asse terrestre sull’eclittica: 66° 33’

Campo magnetico:

• Bipolare 
• Abbastanza intenso
• Generato dai movimenti delle masse fluide e metalliche all’interno del pianeta
• Si estende anche oltre la Terra (regioni chiamata magnetosfera)
• Devia i raggi cosmici provenienti dallo spazio e il vento solare

Atmosfera: azoto, ossigeno, argo, biossido di carbonio e vapor d’acqua

Biossido di carbonio produce debole effetto serra che aumenta di 30°C la T.

Idrosfera: insieme delle acque

Biosfera: insieme esseri viventi

Litosfera: involucro esterno del nostro pianeta

Processi endogeni: manifestazione dell’attività interna. (Vulcani, Sismi..) Sono responsabili della formazione di tutte le strutture morfologiche primarie

Processi esogeni: fattori che agiscono all’esterno della litosfera (processi chimici, fisici), modellano i paesaggi.

Struttura interna:

• Crosta: formata da rocce. Spessa dai 4 ai 70-80 km.
• Mantello: fino a 2900 km. Superiore è rigido. Dai 100 km diventa plastico e deformabile (astenosfera), poi di nuovo solido
• Nucleo: Ferro, Nichel + altri metalli. esterno liquido, al centro solido. 

Al centro della Terra temperatura vicina ai 6000 °C.

Forma della Terra: 

Eliminando le irregolarità (depressioni e rilievi) il nostro pianeta non risulta una sfera. La sua forma è stata influenzata dal moto di rotazione. Su di essa infatti ruotando agisce una forza centrifuga (F=m*ω^2*r) producendo un rigonfiamento equatoriale e uno schiacciamento polare.

La forma influenza il valore della g che agisce sulla Terra. Il valore di g dipende dalla massa della Terra ma diminuisce allontanandosi dal centro. Per questo diminuisce con l’altitudine e aumenta spostandosi verso i poli.  A livello del mare il valore medio di g è 9,8 m/s^2.

Prove a favore sfericità:

• Pitagora -> Obra della Terra sulla Luna non è un’ellisse, ma sferica
• Tolomeo -> Orizzonte aumenta con l’altitudine
• Richer -> XVII secolo calcola con precisione il valore della g sfruttando il moto periodico del pendolo. T=2π √(l/g). Verificò che il valore di g aumenta spostandosi verso i poli e dimostra così che la Terra ha uno schiacciamento polare e un rigonfiamento equatoriale.

La rappresentazione della Terra:

• è un ellissoide di rotazione: solido generato dalla rotazione di un ellisse intorno a un asse. ellissoide tre assi.
• Per superare i limiti geometrici forma del geoide utilizzata con i dati della g nei diversi punti. La figura risultante sarebbe quella che il pianeta avrebbe se fosse ricoperto interamente di acqua.

Reticolo Geografico

• Elementi fondamentali: asse di rotazione - piano dell’equatore.
• Paralleli geografici: circoli determinati dall’intersexzione con la sup.terrestre di piani paralleli al piano dell’equatore. Si considerano circoli posti alla distanza angolare di 1° l’uno dall’altro. 180 paralleli di riferimento: 90 a nord, 90 a sud dell’equatore che è il parallelo 0.
• Meridiani geografici: semicirconferenze passanti per i poli determinate dall’intersezione con la sup.terrestre di un piano che contiene l’asse terrestre. Meridiani di riferimento sono 360, ognuno posto a una distanza angolare di 1° dagli altri. Vengono numerati a partire dal meridiano di Greenwich. 179 a est, 179 a ovest il 180° è detto antimeridiano. 

Coordinate Geografiche:

• Latitudine: distanza angolare tra il parallelo passante per il punto P e l’equatore. E’ uguale alla misura dell’angolo al centro sotteso all’arco di meridiano compreso tra il raggio terrestre passante per P e l’equatore. 0° all’equatore, 90° ai poli.
• Longitudine: distanza angolare tra il meridiano passante per P e il meridiano fondamentale. E’ l’angolo al centro sotteso all’arco di parallelo compreso tra il meridiano passante per P e il meridiano di Greenwich. Va da 0° a 180°.
• Altitudine: distanza verticale dal livello medio del mare.

MOTI DELLA TERRA

• Moto di rotazione
• Moto di rivoluzione
• Moti millenari
• Moto di precessione degli equinozi
• Variazione dell’inclinazione dell’asse terrestre
• Variazione dell’eccentricità dell’orbita terrestre
• Moto di traslazione del Sistema Solare nella Galassia
• Moto di recessione della Galassianell’Universo

Il Moto di Rotazione:

• Periodo di rotazione = giorno sidereo
• Verso diretto (antiorario, da ovest a est se osservato dal polo nord)
• Velocità angolare uguale in ogni luogo della Terra
• Velocità lineare di rotazione variabile, aumenta con l’aumento della distanza dall’asse di rotazione: è nulla ai poli, massima all’equatore. A una stessa latitudine aumenta con l’altitudine.
• Rallenta impercettibilmente di 2 millesimi di secondo ogni secolo a causa della Luna

Prove fisiche della rotazione:

• Esperienza di Guglielmini: Bologna torre degli Asinelli. Un corpo libero di cadere non cade sulla verticale. Non è quindi soggetto alla sola forza di gravità. Dipende dalla velocità lineare di partenza. Un corpo in cima a una torre (altitudine) ha una velocità lineare di rotazione più grande di quella del suolo. Perciò si sposta da ovest a est più velocemente. Lasciato cadere giungerà al suolo in un punto spostato verso est rispetto alla verticale.
• Esperienza di Foucault: studiando il moto del pendolo verificò che il piano di oscillazione del pendolo rimane costante anche quando il pendolo viene fatto ruotare. Appese alla volta del Pantheon di Parigi un pendolo molto lungo (oscillazioni lente), collegato a un perno girevole privo di attrito. Sotto il pendolo sottile strato di sabbia su cui il pendolo imprimeva una traccia. Dopo un certo tempo notò che il pendolo non ripassava mai nel solco prodotto durante un’oscillazione precedente, come se il piano di oscillazione ruotasse da est verso ovest. Dopo 24 ore ottenne una rotazione di 272°. Se l’esperienza fosse stata ai poli il pendolo avrebbe compiuto una rotazione completa in 24 ore. All’equatore invece no rotazione perchè il piano di oscillazione è perpendicolare all’asse di rotazione terrestre.

Conseguenze della rotazione:

• Alternarsi del dì e della notte (per la presenza di atm non è una linea netta)
• moto apparente sfera celeste (23 h 56 min)
• forza centrifuga e variazioni della g (al livello del mare è minima ai poli, max all’equatore)
• forza di Coriolis: ogni corpo che si muove liberamente dall’equatore ai poli viene deviato verso est (perchè incontra punti in cui la velocità di rotazione lineare diminuisce); un corpo che si sposta in direzione poli-equatore incontra punti che si muovono di velocità lineare sempre maggiore per cui subisce una deviazione verso ovest. Influenza sulle correnti oceaniche e circolazione atmosferica.

Il Moto di rivoluzione

• Verso diretto, orbita ellittica
• 365 gg 6 h 9 min 9,5 s = anno sidereo
• Afelio 152 milioni di km - 2 Luglio - 29,3 km/s
• Perielio 147 milioni di km - 3 Gennaio - 30,3 km/s
• Linea che congiunge Afelio-Perielio= linea degli apsidi
• Asse di rotazione inclinato di 66° 33’
• Piano dell’equatore inclinato di 23° 27’ rispetto all’eclittica
• Equinozio: il sole è allo zenit sull’equatore a mezzogiorno
• Equinozio di primavera: 21 marzo
• Equinozio di autunno: 23 ottobre
• Solstizio: il circolo di illuminazione passa alla maggior distanza dai poli
• Solstizio d’estate: 21 giugno
• Solstizio di inverno: 22 dicembre

Aberrazione Stellare

Prova diretta della rivoluzione. Fenomeno ottico per cui una stella ci appare in una posizione diversa rispetto a quella in cui si trova in realtà. Le stelle appaiono proiettate più avanti rispetto alla loro posizione reale. A causa di questo effetto per osservare una stella dobbiamo direzionare il nostro strumento con un angolo di aberrazione che differisce da quello reale (20,5’’)

Dimostrazione

c/senß=v/senå

Poniamo senß=sen90° 

senå circa å tende a 0. 

d=v/c = 29,8/3*10^8 = 9,93*10^-8 rad = 20,5’’

Conseguenze del moto di rivoluzione:

• Maggior durata del giorno solare rispetto al giorno sidereo
• Giorno sidereo: 23h56m4s=passaggio della stella in un luogo sullo stesso meridiano
• Giorno solare: 24h = intervallo di tempo tra due culminazioni consecutive
• moto apparente del Sole sulla sfera celeste: nei vari mesi il sole si trova in mezzo a una delle 12 costellazioni dello zodiaco.

Le stagioni astronomiche:

• Cause: 
• movimento di rivoluzione Terra intorno al Sole
• inclinazione dell’asse rispetto al piano dell’eclittica. 
• asse rotazione parallelo a se stesso durante moto di rivoluzione
• Effetti: 
• durata del dì variabile più ci allontaniamo dall’equatore
• altezza del sole varia nel corso dell’anno in ogni luogo

I Moti Millenari

• Moto conico dell’asse: causa il fenomeno della precessione degli equinozi
• La Terra non ha una forma perfettamente sferica. L’azione combinata di Luna e Sole tende a raddrizzare l’asse terrestre e a spostare il rigonfiamento equatoriale. A questo si oppone la rotazione terrestre. Il risultato è un movimento retrogrado dell’asse che descrive nello spazio un doppio cono con i vertici al centro della Terra. Il moto conico dell’asse comporta uno spostamento dell’asse terrestre in verso orario di circa 50’’ d’arco ogni anno. (Conseguenze: fra 13mila anni il nord sarà segnato da Vega). Inoltre gli equinozi anticipano ogni anno di circa 20 minuti. 
• Nutazioni: oscillazioni regolari dell’asse (periodicità di 18,6 anni)
• Spostamento linea apsidi in verso antiorario causato dall’attrazione gravitazionale degli altri pianeti sulla Terra (11’’/anno) 
• Variazione eccentricità dell’orbita
• Variazione inclinazione asse terrestre (minima)