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Raggio della Terra r = ~6.400 km Perimetro: 2  r = ~40.192 km.

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3 Raggio della Terra r = ~6.400 km Perimetro: 2  r = ~ km

4 La Terra impiega ~24h per completare una rotazione = 1.674,67

5 Si può concludere che stiamo ruotando a ~1.675 km/h!

6 ...allontanandoci dall’equatore la velocità diminuisce fino ad annullarsi in corrispondenza dei poli:

7 ... il tutto senza considerare il moto di rivoluzione (~365,26d) Terra

8 ...relativamente al quale viaggiamo a ~ km/h

9 In che è nulla se comparato alla rotazione galattica assieme ad un’immensità di sistemi solari

10 ...sono ~ km/h Sistema Solar

11 Il sole si trova a ~ anni-luce dal centro della galassia ed è impegnato in questo moto da ~200 milioni di anni.

12 A sua volta la Via Lattea si sta sparpagliando nello spazio per effetto dell’espansione dell’Universo.

13 ...in rotta di collisione con Andromeda, ad una velocità di ~ km/h. (attualmente a ~2,3 milioni di anni-luce di distanza)

14 …in sostanza siamo parte di un Universo in evoluzione, in constante cambiamento....noi siamo qui

15 “Quello che conosciamo è una goccia, ciò che ignoriamo è un oceano immenso” Isaac Newton ( )

16 Le foto che seguono sono tratte Dalla sonda Cassini-Juygens, una sonda spaziale automatica, lanciata nel 2004 per studiare gli anelli di Saturno.

17 Questa è la Terra vista dalla sonda.

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28 Rotazione T ~24h

29 Rivoluzione T ~365 giorni

30 Variazione dell’inclinazione T ~ anni

31 Precessione e Nutazione T ~ anni

32 Precessione e Nutazione T ~18 anni e 8 mesi

33 Precessione anomalistica (o del perielio) T ~ anni

34 Rotazione galattica

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36 PREMESSE SFERA CELESTE PREMESSE La prima considerazione da fare, nell’affrontare l’astronomia nautica, è necessariamente connessa con la valutazione delle distanze. Infatti, a partire da una certa distanza, l’occhio umano, non è più in grado di effettuare questa stima, con tutte le conseguenze del caso. Si pensi ad esempio a ciò che ci appare quando, di notte, in assenza di nuvole, guardiamo il cielo: le stelle (…sarebbe meglio dire i “CORPI CELESTI”), magari con “luminosità” (cfr. MAGNITUDINE) differente, ci appaiono come se fossero alla medesima distanza. Da questa osservazione risulta immediata la definizione di SFERA CELESTE “…una sfera immaginaria di raggio arbitrario, il cui centro coincide con il Centro della Terra…” Questa osservazione porta facilmente a delle conclusioni banali, non necessariamente corrette, ma che, come vedremo, hanno in ogni caso condizionato la storia dell’umanità… A partire da questa definizione siamo però in grado di introdurre gli elementi principali, costituenti la sfera celeste, facilmente definibili come delle “proiezioni sulla stessa degli elementi geometrici” che già individuiamo sulla Terra. E quindi: ZENITH, NADIR, POLO CELESTE, EQUATORE CELESTE, ORIZZONTE…

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45 E’ infine possibile individuare le seguenti situazioni. 1.ASTRI SEMPRE VISIBILI 1.ASTRI SEMPRE VISIBILI se   90°- |  | (  om  ) 2.ASTRI SORGENTI E TRAMONTANTI 2.ASTRI SORGENTI E TRAMONTANTI se |  | < 90°- |  | 3.ASTRI MAI VISIBILI se  3.ASTRI MAI VISIBILI se  |  |  90°- |  | (  et  )

46 1.ASTRI SEMPRE VISIBILI 1.ASTRI SEMPRE VISIBILI se   90°- |  | (  om  ) 2.ASTRI SORGENTI E TRAMONTANTI 2.ASTRI SORGENTI E TRAMONTANTI se |  | < 90°- |  | 3.ASTRI MAI VISIBILI se  3.ASTRI MAI VISIBILI se  |  |  90°- |  | (  et  )

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48 Dalla figura si può osservare che alla culminazione superiore si ha che: Z  Mentre alla culminazione inferiore si ha invece che: Z  – 

49 ...la sfera celeste per un osservatore all'Equatore

50 …la sfera celeste per un osservatore al Polo Nord

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53 …un’ulteriore premessa, da non trascurare, è quella legata alle misure ed alla precisione delle stesse. In particolare, può aver senso ricordare che la velocità della luce, nel vuoto, corrisponde a ≈ km/s. Si provi dunque a calcolare l’errore, in termini di distanza, che si commette allorché l’errore è di 1 secondo. Più in avanti vedremo infatti che con le attuali tecnologie i corpi celesti sono stati sostituiti con i satelliti (GPS) e la precisione nel posizionamento può essere molto elevata a condizione di disporre di cronometri molto precisi… GLI ATTORI ASTRONOMO NAVIGANTE A seconda che l’utente della sfera celeste sia l’ASTRONOMO oppure il NAVIGANTE, le cose cambiano. Il primo, infatti, ha il compito di costruire l’architettura dell’astronomia; il secondo, invece, usufruisce del lavoro dell’astronomo, per ricavare la propria posizione sfruttando i corpi celesti, utilizzando le EFFEMERIDI (NAUTICHE), ovvero quella pubblicazione annuale contenente i dati identificativi e le posizioni dei (principali) corpi celesti (ad es. SOLE, LUNA, VENERE, MARTE, GIOVE, SATURNO, STELLE …solo le principali!).

54 L’astronomo prende come riferimento l’asse polare ed il piano equatoriale, mentre il navigante si riferisce alle uniche variabili misurabili certe di cui dispone: la verticale e l’orizzonte. Entrambi sono definiti come “sistemi di coordinate locali”. Sarà infine necessario introdurre un terzo sistema di riferimento che non dipenda dall’osservatore… SISTEMA DI COORDINATE LOCALI ORARIE t  Consente di identificare un astro attraverso due coordinate: l’angolo orario e la declinazione (t, 

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57 SISTEMA DI COORDINATE LOCALI ALTAZIMUTALI ha In questo caso le coordinate identificative dell’astro sono l’altezza e l’azimuth (h, a)

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60 SISTEMA URANOGRAFICO EQUATORIALE ECLITTICA  Ci resta infine da introdurre il SISTEMA URANOGRAFICO EQUATORIALE che posiziona gli astri in cielo prendendo come riferimento il punto verniale (  intersezione dell’ECLITTICA con l’equatore celeste  L’astro viene perciò identificato dalla declinazione e dall’ascensione retta, dunque: (  ).

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64 t s = t* +  t* = t s –  t* = t s + (360°-  ) t* = t s + co  t s = T s +

65 t s = T s + ...perché il riferimento sulle Effemeridi è Greenwich.

66 TRIANGOLO SFERICO DI POSIZIONE EFFEMERIDI Compito del TRIANGOLO SFERICO DI POSIZIONE unitamente alle EFFEMERIDI sarà infine quello di consentirci di “collegare” i diversi sistemi di coordinate.

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69 Giorno Giorno: intervallo di tempo in cui la Terra compie un giro completo della sua rotazione. Giorno sidereo Giorno sidereo: si misura tra due culminazioni successive di una stella su un certo luogo della Terra. A causa del contemporaneo moto di rivoluzione, differisce dal giorno sidereo di circa 4’. Il giorno sidereo dura esattamente 23h 56’ 04’’, la reale durata della rotazione terrestre. Non si presta però ad essere usato come unità di misura del tempo. Giorno solare Giorno solare: si misura tra due culminazioni successive del Sole su un certo luogo della Terra. La sua durata non è costante e varia da un massimo in perielio ad un minimo in afelio.

70 Il giorno siderale è il tempo tra due transiti successivi al meridiano del punto gamma (  )

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72 A causa della sua durata variabile, anche il giorno solare non è una buona unità di misura per il tempo. giorno solare medio Si è convenuto quindi di prendere come riferimento il giorno solare medio, che è stato suddiviso in 24 ore esatte. Esso differisce al massimo di 40’’ (in più o in meno) dal giorno solare vero e proprio. tempo vero A causa del moto di rotazione il Sole si sposta di circa 1°di longitudine ogni 4’. In punti a differente longitudine il tempo vero (o solare) è quindi differente. Nei punti situati più ad est il Sole è già passato (ed il tempo è avanti); nei punti più ad ovest il Sole non è ancora arrivato (ed il tempo è indietro). Per queste ragioni il tempo vero o solare non può essere impiegato come misura pratica di tempo.

73 Sole Fittizio Sole Medio Sole Vero Come abbiamo visto, il Sole si muove in modo apparente lungo l’eclittica e, in base a quanto visto analizzando le Leggi di Keplero, questo moto non è uniforme. Per ovviare a questo problema, si definisce pertanto un “Sole Fittizio” che, invece, si sposta in modo uniforme lungo l’eclittica. D’altra parte, come ben sappiamo, il tempo degli astri si misura sull’equatore e non sull’eclittica. Solo che la proiezione sull’equatore di un punto che si muove in modo uniforme sull’eclittica non si muove in modo uniforme sull’equatore; viene perciò introdotto il concetto di “Sole Medio” che, invece, si muove in modo uniforme sull’equatore e che passa assieme al sole fittizio nel punto gamma. Il “Sole Vero”, invece, non incontra mai il sole medio.

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76 fusi orari La superficie terrestre è stata quindi suddivisa in 24 spicchi di 15°di longitudine chiamati fusi orari. ora convenzionale All’interno di ogni fuso, convenzionalmente, si è stabilito di assegnare a tutti i punti la stessa ora convenzionale, pari all’ora solare del meridiano centrale del fuso.

77 Spostandosi di un fuso verso ovest l’orologio va spostato indietro di un’ora. Spostandosi di un fuso verso est l’orologio va spostato in avanti di un’ora. Tuttavia lo spostamento attraverso i fusi orari alla fine incontra qualche difficoltà...

78 Meridiano di Greenwich Mart. 22/5 ore Antimeridiano di Greenwich Antimeridiano di Greenwich Verso est Verso ovest Mart. 22/5 ore Lato asiatico Mart. 22/5 ore Lato americano Mart. 22/5 ore Lato asiatico Mart. 22/5 ore antimeridiano di Greenwich Sui due lati dell’ antimeridiano di Greenwich (180° longitudine sia est che ovest) vi è una differenza di orario di 24 ore (l’ora è la stessa, ma la data differisce di un giorno).

79 Antimeridiano di Greenwich Mart. 22/5 ore Lato asiatico Lato americano Mart. 22/5 ore Nell’attraversare l’antimeridiano di Greenwich si deve opportunamente adeguare la data sul calendario. Verso ovest Si salta un giorno Verso est Si ripete due volte la stessa data L’antimeridiano di Greenwich prende il nome di linea di cambiamento data.

80 La linea di cambiamento data attraversa principalmente regioni disabitate del Pacifico, ma per i naviganti è diverso…

81 Anno tropico o solare Anno tropico o solare: intervallo di tempo che intercorre tra due solstizi; la sua durata (365g 5h 48m 46s) corrisponde alla durata reale di una rivoluzione terrestre. calendarianno civile Poiché l’anno tropico non corrisponde ad un numero intero di giorni, non si presta per essere impiegato nei calendari, che si basano invece sull’ anno civile, formato da un numero intero di giorni. La differenza tra anno tropico ed anno civile è tuttavia alla base di tutte le difficoltà connesse alla elaborazione di un calendario. Calendario romano Nel Calendario romano l’anno, era diviso in 12 mesi lunari e durava 355g. Ogni due anni si aggiungeva un mese intercalare di 22 giorni. La non corrispondenza con l’anno solare, con l’andare dei secoli, arrivò a creare grave disaccordo tra le date del calendario e le vicende stagionali. Calendario giuliano Nel Calendario giuliano, introdotto da Giulio Cesare nel 45 a.C., considerava l’anno solare di 365g 6h e fissava l’anno civile in 365g. Per compensare le differenze, ogni 4 anni vi era un anno bisestile di 366g.

82 11m 14s L’anno solare del calendario giuliano era superiore al vero di 11m 14s e la differenza si fece sentire col passare dei secoli. Nel 16°secolo, infatti, il passaggio del Sole all’equinozio di primavera avveniva l’11 marzo, anziché il 21. Tale divario suscitò nel papa Gregorio XIII la preoccupazione circa lo spostamento nel tempo della Pasqua, celebrata la prima domenica dopo il plenilunio che segue l’equinozio primaverile. Per risolvere il problema Gregorio XIII, nel 1576, convocò un’apposita commissione, formata da astronomi, matematici ed ecclesiastici, che lavorò diversi anni.

83 Si provvide innanzitutto ad eliminare il 10 giorni di differenza che si erano accumulati, saltando direttamente dal 4 ottobre 1582 al 15 ottobre Si stabilì inoltre che tra gli anni secolari, tutti bisestili nel calendario giuliano, fossero considerati tali soltanto quelli in cui il gruppo di cifre precedenti i due zeri fossero divisibili per quattro. Così, mentre sono stati bisestili il 1600 ed il 2000, non lo sono stati il 1700, il 1800 ed il calendario gregoriano Dopo diversi contrasti, di natura politica e religiosa, il calendario gregoriano è stato adottato quasi universalmente. Così come è strutturato tale calendario andrà bene fino al 4317 d.C.; poi bisognerà ideare qualche sistema per rimediare ad una piccola eccedenza dell’anno civile su quello solare…

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85 Si è detto in precedenza che per regolare gli eventi della vita civile è stato adottato come misura del tempo il “Sole medio”. Inoltre poiché il giorno di un qualsiasi astro inizia allorché lo stesso passa per il meridiano superiore e per il Sole ciò avviene a mezzogiorno, ecco che per ragioni di praticità si fa riferimento al passaggio del Sole al meridiano inferiore (...corrispondente alla mezzanotte). Quest’ultimo aspetto è facilmente rilevabile sulle Effemeridi Nautiche confrontando i valori di UT e T. Al navigante è pertanto indispensabile determinare il valore dell’angolo orario rispetto al sole vero che si ottiene grazie all’EQUAZIONE DEL TEMPO, definita da:  m = t v – t m e si trova sulle Effemeridi, nelle pagine giornaliere, nelle colonne relative al Sole. Viene fornito l’angolo orario del Sole vero (T9 in corrispondenza dell’ora media civile (Tm). Tale differenza corrisponde a circa ±15 minuti (al massimo 17 m 32 s ).

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97 Tra gli infiniti di siti che forniscono le Effemeridi ve ne riportato uno dei tanti, la cui schermata viene riportata qui sopra. Si trova al link:

98 Piccola legenda GHA=Ts (Tempo Sidereo riferito a Greenwich, Greenwich Hour Angle) SHA=co  (Coascensione retta, Sidereal Hour Angle) LHA=t* (Tempo sidereo locale, Local Hour Angle) RA=  Ascensione Retta (Right Ascention) Z n =a Azimuth S.D.=Semi Diametro (Semi Diameter) Hc=Altezza Stimata (Calculated Altitude) Ho=Altezza Osservata (Observed Altitude) Meridian Crossing = Istante del Passaggio al Meridiano (Culm. Sup.)

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100 VIDEO Moto apparente degli astri La rivoluzione astronomica dal sistema tolemaico a quello copernicano Le 3 leggi di Keplero Moto di rivoluzione I movimenti della Terra

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102 RIFERIMENTI Istituto Idrografico della Marina “Effemeridi Nautiche 2013” zione.bmphttp://1.bp.blogspot.com/_7cUbB9oDb3Y/TO19ZQnILyI/AAAAAAAAADY/rCcYd8ib_8A/s1600/moto+rotazione+e+rivolu zione.bmp

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104  NOTA INFORMATIVA Il contenuto della presentazione comprensivo di tutti i dati, informazioni, comunicazioni, software, foto, grafici, disegni e in generale qualsiasi materiale e servizio ivi presente, ove non diversamente indicato sono di proprietà dei rispettivi autori. Il materiale è stato tratto dalla consultazione di siti web con finalità esclusivamente didattiche o di ricerca scientifica, indicando la fonte, in osservanza a quanto stabilito dalla Legge n° 633/41 e dal D.Lvo n° 169/1999.  ESCLUSIONE DI RESPONSABILITA‘ Il presente materiale serve per consentire al pubblico un più ampio accesso all'informazione. L'obiettivo perseguito è quello di fornire un'informazione aggiornata e precisa. Qualora dovessero essere segnalati degli errori, si provvederà a correggerli. Non si assume alcuna responsabilità per quanto riguarda il materiale contenuto. Tale materiale è costituito da informazioni di carattere esclusivamente generale che non riguardano fatti specifici relativi ad una persona o un organismo determinati. Non è sempre necessariamente esauriente, completo, preciso o aggiornato. E' talvolta collegato con siti esterni sui quali non si dispone di alcun controllo e per i quali non assume alcuna responsabilità. Non costituisce un parere di tipo professionale o legale. Va ricordato che non si può garantire che un documento disponibile in linea riproduca esattamente un testo adottato ufficialmente. Parte dei dati o delle informazioni presenti nel sito sono stati inseriti o strutturati in archivi o formati che possono non essere esenti da errori. Non si può pertanto garantire che il servizio non sia influenzato da tali problemi. La presente clausola di esclusione della responsabilità non ha lo scopo di limitare le responsabilità in violazione di disposizioni della legge nazionale applicabile, né di escluderla nei casi in cui non può essere esclusa in forza di detta legge.


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