I fusi orari e la misura del tempo

   In ogni nazione esiste un orario comune a tutte le località 

Se dovessimo regolare i nostri orologi sull'ora reale, il mezzogiorno dovrebbe coincidere con il momento in cui il Sole si trova al suo punto di culminazione, e sarebbe mezzogiorno in tutte le località poste sullo stesso meridiano.

Ogni luogo insieme a tutti quelli che si trovano sullo stesso meridiano, avrebbe una sua ora locale, diversa da quella di altri luoghi appartenenti al medesimo Stato o addirittura alla stessa regionequindi dovremmo spostare le lancette dell'orologio in avanti ogni volta che ci dirigessimo verso est e spostarle indietro ogni qualvolta viaggiassimo verso est.
Durante i mesi di maggiore insolazione, per guadagnare un'ora in più di luce e ridurre i consumi di energia elettrica, in molte nazioni ( tra cui l'Italia) è stata adottata l'ora legale , da marzo a ottobre si portano in avanti le lancette dell'orologio.

Per evitare spiacevoli inconvenienti si è deciso di fissare un orario comune convenzionale ( ora civile).

 La Terra è divisa in 24 fusi orari

Siccome la Terra compie un rotazione di 360° in 24 ore, la superficie terrestre si può suddividere in 24 spicchi, detti fusi orari, ciascuno dell'ampiezza di 15° di longitudine. Tutti i luoghi della Terra compresi un determinato fuso orario hanno la stessa ora convenzionale, che coincide con l'ora del meridiano passante per il centro del fuso. Il meridiano scelto come riferimento universale in questo sistema è il meridiano zero passante per Greenwich e il primo fuso si estende per 7° 30' a est e per 7° 30' a ovest.  

 Nell'attraversare l'antimeridiano di Greenwich occorre cambiare data                                         

L'antimeridiano di Greenwich separa due zone che hanno la medesima ora poiché appartengono allo stesso fuso orario, ma che differiscono per il giorno: attraversando l'antimeridiano di Greenwich, che coincide con la linea del cambiamento di data, non si devono spostare le lancette dell'orologio, ma si deve cambiare la data del giorno.                                                                                                             

Le ore di buio e di luce variano al variare del periodo dell'anno

Poiché l'asse terrestre è sempre inclinato rispetto al piano dell'orbita, nel corso dell'anno si verificano le seguenti situazioni:

• Il 23 Settembre, quando il circolo di illuminazione passa per i poli, la durata del dì è uguale a quella della notte (12 ore di buio e 12 ore di luce) e all'Equatore i raggi solari sono allo zenit cioè perpendicolari): questo giorno corrisponde all'equinozio d'autunno. 
• Il 21 Marzo si verifica una situazione analoga e abbiamo l'equinozio di primavera.
• Il 21 Giugno la regione posta a Nord del circolo polare artico è illuminata per tutte le 24 ore del giorno, nel nostro emisfero il dì ha la durata massima e l'inclinazione dei raggi solari è il più vicino  possibile alla perpendicolare (il Sole è allo zenit sul tropico del Cancro): in questa data cade il solstizio d'estate.
• Il 22 Dicembre a Nord del circolo polare artico è sempre notte; la durata del dì nel nostro emisfero è minima è l'inclinazione dei raggi solari è la più lontana dalla perpendicolare ( il Sole è allo zenit sul tropico del Capricorno): questo giorno corrisponde al solstizio d'inverno.                     

  EQUINOZIO D'AUTUNNO

  EQUINOZIO DI PRIMAVERA

  SOLSTIZIO D'ESTATE

  SOLSTIZIO D'INVERNO

Oltre al moto di rotazione e di rivoluzione, il nostro pianeta compie molti altri movimenti i cui effetti sono avvertibili solo nell'arco dei millenni, e perciò vengono chiamati moti millenari. Tra di essi ci sono il moto di traslazione, ossia il movimento che la Terra compie nello spazio insieme a tutto il Sistema solare per via della rotazione galattica , e la precessione luni-solare.
Questo fenomeno detto precessione luni-solare è dovuto alla forma non perfettamente sferica della Terra e all'interazione coi corpi celesti più vicini.
 A causa del rigonfiamento equatoriale, la Luna e il Sole producono una copia gravitazionale che tende a raddrizzare l'asse terrestre, la sua rotazione descrive una forma che ricorda quella di una clessidra costituita da due coni uguali, sovrapposti e aventi in comune il vertice che coincide con il centro della Terra. L'asse impiega circa 26 800 anni per completare una di queste rotazioni.

 

                PRECESSIONE LUNI-SOLARE

Il moto di rivoluzione della Terra determina l'alternarsi delle stagioni

La durata di un giro completo che la Terra compie attorno al Sole è di circa 365 giorni (anno solare), la distanza minima dal Sole è di circa 147 milioni di km, mentre la distanza massima dal Sole è intorno ai 152 milioni di km.

Il succedersi delle stagioni è una conseguenza del moto di rivoluzione della Terra, associato però altri tre fattori:

                                                                                      

•  l'asse di rotazione della Terra forma un angolo di 66° 33' con il piano dell'orbita;                       
• durante il moto di rivoluzione, l'asse terrestre si mantiene parallelo a se stesso;                          
• il calore che la Terra riceve dal Sole varia al variare dell'inclinazione dei raggi solari; più i        raggi solari sono inclinati rispetto alla ortogonale, più vasta sarà l'area illuminata e minore sarà  l'energia ricevuta dalla Terra per unità di superficie.                                                                            

                                                              

L'effetto CORIOLIS è un'altra conseguenza della rotazione terrestre

Per effetto della rotazione terrestre, qualunque oggetto che viaggi in linea retta subirà un deviazione della traiettoria che lo porterà lontano dal punto desiderato, a meno che non effettui continue variazioni di rotta. Nell’emisfero boreale, ogni oggetto in movimento tenderà a subire una deriva verso la propria destra, verso sinistra nell’emisfero australe. Ad un osservatore interno al sistema, può sembrare che vi sia una “forza” misteriosa che spinge gli oggetti fuori rotta, ma si tratta invece di un effetto dovuto al fatto che è la superficie terrestre che si “sposta” al di sotto dell’oggetto in movimento.L’effetto Coriolis è proporzionale alla velocità angolare della Terra (che è costante), alla velocità di spostamento dell’oggetto e alla latitudine: è nullo all’equatore e massimo ai poli.
Questo effetto è osservabile in molte situazioni quotidiane: nell’emisfero settentrionale gli aerei devono correggere la rotta verso sinistra, le linee ferroviarie subiscono una maggior usura sul binario di destra, ecc. Così anche i venti subiscono deviazioni: se la Terra fosse immobile, i venti tenderebbero a muoversi in direzione N-S, dall’equatore ai poli, lungo i meridiani, ma per effetto Coriolis i venti da N tendono a diventare venti da NE e così via.

Il moto di rotazione della Terra

La Terra ruota su se stessa in senso antiorario, da Ovest a Est. L'asse di rotazione, che a Nord punta attualmente verso la Stella polare, forma un angolo di 66°e 33'rispetto al piano dell'orbita terrestre.

Per compiere una rotazione completa intorno al proprio asse la Terra impiega 23 ore, 56 minuti e 4   secondi; questo valore è chiamato giorno sidereo.                                                                                                                                                         

 Il giorno solare ( corrisponde a 24 ore) è il tempo che intercorre tra due culminazioni consecutive del Sole su di un determinato meridiano, è leggermente più lungo di un giorno sidereo perché la Terra, mentre gira su se stessa, orbita attorno al Sole nello stesso senso della rotazione.

La più importante conseguenza del moto di rotazione della Terra è l'alternarsi delle ore di luce ( il dì) alle ore di buio (la notte). La Terra, ruotando su se stessa, espone ai raggio del Sole punti diversi della propria superficie: una metà è illuminata, mentre l'altra metà è al buio. L'emisfero illuminato è separato da quello al buio da una linea detta circolo di illuminazione. Non è una linea netta, fa si che il passaggio dalla luce al buio ( e viceversa) non sia istantaneo. Prima che una certa zona della superficie terrestre venga illuminata direttamente dal Sole appare un chiarore, chiamato prima aurora e poi alba, lo stesso fenomeno si verifica a fine giornata subito dopo il tramonto del Sole, ed è detto crepuscolo.

I moti terrestri e le loro conseguenze

Le tre leggi del movimento dei pianeti sono il principale contributo di Johannes Kepler, detto Keplero, all'astronomia e alla meccanica. Keplero le derivò in parte studiando le osservazioni di Tycho Brahe. Isaac Newton avrebbe più tardi verificato la validità di queste leggi alla luce della teoria della gravitazione universale.
Leggi:
Prima legge :LEGGE DELLE ORBITE
« L'orbita descritta da un pianeta è un'ellisse, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi."
La conseguenza di questa legge è che i pianeti non si trovano sempre alla stessa distanza dal Sole.
In particolare esiste un punto dell'orbita, chiamato perielio, in cui il pianeta si trova più vicino al Sole, e un punto detto afelio in cui il pianeta e più lontano dal Sole.

Seconda legge: LEGGE DELLE AREE 

« Il segmento (raggio vettore) che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali. »
Questo comporta che i pianeti percorrono le loro orbite a velocità diverse a seconda della loro distanza dal Sole. 

Terza legge: LEGGE DEI PERIODI

« I quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal sole »

Il reticolo geografico (meridiani e paralleli)

Se abbiamo bisogno di individuare la posizione esatta di una località possiamo usare le sue coordinate geografiche.

Per comprendere cosa sono le coordinate geografiche dobbiamo partire dalla forma della Terra e dal reticolo geografico.Per poter individuare con esattezza la posizione di un punto i geografi hanno pensato di ricoprire la superficie della Terra con una serie di linee immaginarie dette meridiani e paralleli.

Meridiani e paralleli sono linee circolari verticali e orizzontali che incrociandosi formano un complesso reticolo che viene chiamato reticolo geografico.
La circonferenza massima della Terra prende il nome di Equatore.
Tutti i suoi punti sono equidistanti dai Poli. In altre parole tutti i suoi punti hanno sempre la stessa distanza dai Poli.
L'Equatore divide la Terra in due parti uguali:

• l'emisfero boreale, a nord;
• l'emisfero australe, a sud.                                                                                                

 I paralleli sono linee circolari immaginarie parallele all'Equatore

I meridiani sono delle linee circolari immaginarie che passano per entrambi i poli e sono perpendicolari all'Equatore.

La latitudine è la distanza angolare del punto dall'equatore e la longitudine è la distanza angolare di un punto da un arbitrario meridiano di riferimento lungo lo stesso parallelo del luogo. Dal 1884 il meridiano di riferimento è stato convenzionalmente fissato a Greenwich, nei pressi di Londra. L'altitudine è la distanza, misurata lungo la verticale del punto considerato sulla superficie terrestre, dal livello del mare.

Orientarsi

Per orientarsi in ogni posto della superficie terrestre l'uomo ha identificato quattro punti di riferimento che si possono individuare sull'orizzonte. Ad essi ha dato il nome di punti cardinali poiché rappresentano i cardini, cioè i fondamenti dell'orientamento ovvero le direzioni fondamentali rispetto alle quali possiamo effettuare tutte le nostre osservazioni.

L'est è il punto in cui sorge il Sole. Esso è detto anche oriente o levante.L'ovest è il punto in cui tramonta il Sole. Esso è detto anche occidente o ponente.
Il sud è il punto in cui il Sole raggiunge la massima altezza sull'orizzonte. Esso è detto anche meridione o mezzogiorno.
Il nord è il punto opposto al sud. Esso è detto anche settentrione o mezzanotte. In questa direzione vediamo splendere, di notte, la Stella Polare.Questo sistema di orientamento non è precisissimo perché il Sole sorge esattamente ad est e tramonta esattamente ad ovest solamente nei giorni di equinozio. Negli altri giorni il Sole nasce e tramonta in una posizione leggermente spostata rispetto all'est e all'ovest.

Lo strumento che consente di orientarsi quando non è possibile osservare la   posizione del Sole o delle stelle è la bussola.                                                              

Al centro della bussola si trova un ago magnetico libero di ruotare intorno a un perno centrale;il fondo dello strumento detto quadrante, è graduato.

L'ago della bussola indica il Nord magnetico; la Terra infatti produce un campo magnetico bipolare, i poli magnetici non coincidono esattamente con i poli geografici,inoltre, la loro posizione non è fissa nel tempo. Poiché il Polo Nord magnetico non è molto distante dal Polo Nord geografico,è possibile calcolare la posizione esatta del Nord geografico operando una piccola correzione.

La forma della Terra e la sua superficie

La figura geometrica che meglio descrive il nostro pianeta non è una sfera ma un ellissoide, cioè una figura che si ottiene schiacciando leggermente la sfera ai poli. Questa deformazione è dovuta alla rotazione terrestre in quanto l’equatore, essendo più distante dall'asse terrestre, è sottoposto a una accelerazione centrifuga più intensa rispetto alle regioni prossime ai poli. L’effetto è analogo a quello che sfrutta un pizzaiolo per allargare la pasta della pizza facendola ruotare su sé stessa. La roccia di cui è formata la terra però è molto più rigida e la rotazione a cui viene sottoposta è molto minore. Di conseguenza lo schiacciamento è molto piccolo: appena 21 km. Potrebbero sembrare tanti ma diventano un’inezia se confrontati con i più 6300 km del raggio terrestre.


Ad essere corretti però ciò che più si avvicina alla forma della terra è il geoide, un solido irregolare che si ottiene considerando una superficie sempre perpendicolare ad un filo a piombo, cioè alla direzione della forza di gravità. Il geoide quindi tiene conto delle irregolarità gravitazionali prodotte dalla presenza di ammassi montuosi o di materiali meno densi come l’acqua degli oceani. Ci si potrebbe aspettare che la figura che emerge sia piuttosto bitorzoluta. In realtà l’entità delle deformazioni rispetto alla dimensione della Terra nel suo complesso è così piccola che il risultato finale ha l’aspetto di una superficie appena increspata più liscia della buccia di un’arancia.