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Stagioni e astronomia. stagioni e loro variazione nel tempo La esistenza delle diverse stagioni e la loro diversa durata nei due emisferi dipende fondamentalmente.

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Presentazione sul tema: "Stagioni e astronomia. stagioni e loro variazione nel tempo La esistenza delle diverse stagioni e la loro diversa durata nei due emisferi dipende fondamentalmente."— Transcript della presentazione:

1 Stagioni e astronomia

2 stagioni e loro variazione nel tempo La esistenza delle diverse stagioni e la loro diversa durata nei due emisferi dipende fondamentalmente dalla diversa quantità di energia che la terra riceve dal sole durante l'anno e questa dipende da: durata della illuminazione(influisce sulla quantità di energia) inclinazione dei raggi solari(influisce sulla quantità di energia) distanza dal sole(che influisce sulla velocità di rivoluzione) Se la orbita fosse circolare,distanza e velocità sarebbero costanti Se l'asse di rotazione fosse perpendicolare, durata della illuminazione, inclinazione dei raggi solari sarebbero costanti alle varie latitudini e quindi anche la energia ricevuta alle varie latitudini.

3 afelio perielio Equinozio di marzo Equinozio di settembre Linea equinoziale Linea apsidale Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Linea solstiziale Rivoluzione annuale della terra attorno al sole sul piano della eclittica Modello con asse perpendicolare al piano di rivoluzione: non accettabile perché contrasta con i fatti osservati

4 Se l'asse di rotazione fosse perpendicolare, durata della illuminazione, inclinazione dei raggi solari sarebbero costanti alle varie latitudini e quindi anche la energia ricevuta alle varie latitudini. Se la orbita fosse circolare,distanza e velocità sarebbero costanti

5 Invece l'orbita è ellittica,con variazione di distanza continua La velocità varia lungo l'orbita La inclinazione dell'asse e costante ma di 23°30' La inclinazione dei raggi solari varia nel tempo e con la latitudine La durata del periodo di illuminazione varia con latitudine e tempo Inoltre,a causa del moto di precessione equinoziale,la posizione del punto gamma(dal quale inizia la primavera)e degli altri punti caratteristici(solstiziali,afelio,perielio)varia nel tempo: come conseguenza varia il periodo delle singole stagioni che diventerà uguale nei due emisferi e poi si invertirà attualmente il semestre primavera-estate prevale sul semestre autunno inverno nell'emisfero boreale (solstizio estivo in prossimità di afelio,bassa velocità) (solstizio invernale in prossimità di perielio,alta velocità)

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7 Osservazioni su principali caratteristiche delle stagioni (astronomiche) e interpretazione su base astronomica (sistema eliocentrico) Si riconoscono 4 stagioni, che si presentano con date diverse nei due emisferi, settentrionale, boreale e meridionale, australe;e durate diverse, situazioni astronomiche con nomi particolari borealeaustraleiniziodurata situazione primaveraautunno giorni equinozio estateinverno giorni solstizio autunnoprimavera giorni equinozio invernoestate giorni solstizio Elemento caratterizzante le diverse stagioni: diverso grado di riscaldamento e diversa posizione del circolo di illuminazione che separa sempre la terra in due emisferi che presentano diversa durata di illuminazione eccetto agli equinozi

8 Si osserva che a parità di latitudine la durata del giorno e della notte variano nel corso dellanno ( e quindi anche il riscaldamento) Si osserva che a parità di latitudine la altezza del sole, la inclinazione dei raggi solari, varia durante il corso dellanno Si osserva che nello stesso giorno dellanno la altezza del sole e la durata del giorno e della notte variano con la latitudine Fenomeni che si ripresentano annualmente Variazioni di temperatura nelle diverse stagioni variazione di altezza del sole sullorizzonte variazione nella durata del giorno e della notte

9 La fonte primaria responsabile del riscaldamento superficiale della terra è il flusso di radiazione proveniente dal sole non considerando proprietà delle superfici illuminate (tipo di roccia, acqua, neve, altitudine..) si riconosce che il riscaldamento (aumento di temperatura) varia in funzione del flusso solare, della durata della illuminazione, della ampiezza della superficie a parità di flusso solare: la ampiezza può variare se varia la inclinazione del flusso Ricerca di una interpretazione che giustifichi i fatti osservati ipotesi geocentrica, eliocentrica, confronto tra modelli diversi; si potrà alla fine accettare solo un modello che giustifichi tutte le osservazioni e i fenomeni che si verificano

10 Si osserva che a parità di flusso di radiazione incidente, la superficie da riscaldare varia con la inclinazione dei raggi incidenti:se aumenta la inclinazione, aumenta anche la superficie irradiata e diminuisce leffetto di riscaldamento ottenuto

11 Il flusso di radiazione costante da parte del sole, si distribuisce su superfici diverse in funzione della latitudine: come effetto si rileva una diverso riscaldamento

12 Sole e terra complanari, sulla eclittica:asse rotazione perpendicolare al piano orbitale della terra sulla eclittica Il sole si sposta lungo il piano della eclittica,inclinato di 23° rispetto al piano equatoriale La terra si sposta sul piano della eclittica, con asse sempre parallelo e inclinato di 23° rispetto alla perpendicolare della eclittica

13 Emisfero occidentale-orientale, boreale e australe : equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Fenomeno osservato da giustificare

14 Equinozio di marzo-settembre emisfero orientale Circolo di illuminazione passa per i poli a parità di latitudine, nei due emisferi paralleli suddivisi tutti in parti uguali( giorno=notte) Fenomeno osservato da giustificare

15 Equinozio di marzo-settembre emisfero occidentale Circolo di illuminazione passa per i poli a parità di latitudine, nei due emisferi paralleli suddivisi tutti in parti uguali( giorno=notte) Fenomeno osservato da giustificare

16 Equinozio di marzo-settembre Circolo di illuminazione passa per i poli Raggi perpendicolari su equatore, tangenti ai poli con uguale inclinazione a parità di latitudine, nei due emisferi paralleli suddivisi tutti in parti uguali( giorno=notte) Fenomeno osservato da giustificare

17 Equinozio di marzo-settembre equatore Tropico del cancro Tropico del capricorno Circolo polare artico Circolo polare antartico Polo nord Polo sud Fenomeno osservato da giustificare

18 Emisfero orientale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Fenomeno osservato da giustificare

19 Emisfero occidentale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Fenomeno osservato da giustificare

20 Emisfero occidentale-orientale, boreale e australe : equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Fenomeno osservato da giustificare

21 Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Emisfero boreale più illuminato di emisfero australe Fenomeno osservato da giustificare

22 Solstizio di giugno Tropico cancro Tropico capricorno Circolo polare antartico Circolo polare artico Polo nord Emisfero boreale più illuminato di australe Fenomeno osservato da giustificare

23 Solstizio di dicembre Circolo polare artico Tropico cancro equatore Tropico capricorno Circolo polare antartico Polo sud Circolo polare antartico Emisfero boreale meno illuminato di australe Fenomeno osservato da giustificare

24 Probabile causa del diverso riscaldamento della terra per una determinata latitudine ricercabile nella diversa durata del giorno e della notte nella diversa inclinazione dei raggi solari alternanza giorno e notte dovuta alla rotazione terrestre perché varia ? Perché varia la inclinazione dei raggi solari? Il circolo di illuminazione separa sempre la terra in due emisferi: uno illuminato (giorno),uno non illuminato (notte)

25 Il flusso solare illumina la sfera terrestre dividendola in due emisferi: uno illuminato e uno oscuro La linea circolare di separazione si definisce circolo di illuminazione Asse di rotazione perpendicolare al piano sul quale si trovano sole e terra Sistema visto da alto Durante la rotazione ogni emisfero risulta illuminato, oscuro,in uguale misura, sempre per lequatore, solo agli equinozi per altre latitudini: perché ? Fenomeno osservato da giustificare

26 Emisfero orientale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Modello possibile: sole e terra complanari, asse terrestre perpendicolare al piano orbitale Ipotesi accettabile per equinozio

27 Emisfero occidentale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Modello possibile: sole e terra complanari, asse terrestre perpendicolare al piano orbitale

28 Equinozio di primavera-autunno:circolo passa per i poli: divide in parti uguali tutti i paralleli: giorno = notte Equinozio di autunno Solstizio di estate Solstizio di inverno Solstizio di estate-inverno: il circolo non passa per i poli, divide in modo diverso i paralleli (eccetto equatore):giorno <> notte nei due emisferi Giorno > notte Notte > giorno

29 Emisfero orientale, boreale: solstizio di giugno: il circolo di illuminazione divide in parti diverse tutti i paralleli (eccetto equatore):durata del giorno > della durata della notte La terra ruota attorno allasse N/S : una parte della calotta artica rimane illuminata per un periodo che va da 1 giorno a 6 mesi (polo); al contrario per la calotta antartica (6 mesi notte al polo), da 6 mesi a 1 giorno calotta Fenomeno osservato da giustificare

30 Emisfero occidentale- solstizio di giugno Emisfero boreale più illuminato di australe

31 Emisfero orientale,australe: solstizio di dicembre: il circolo di illuminazione divide in parti diverse tutti i paralleli (eccetto equatore):durata del giorno > della durata della notte La terra ruota attorno allasse N/S : una parte della calotta antartica rimane illuminata per un periodo che va da 1 giorno a 6 mesi (polo); al contrario per la calotta artica (6 mesi notte al polo), da 6 mesi a 1 giorno calotta

32 Emisfero occidentale- solstizio di dicembre Emisfero boreale meno illuminato di australe

33 Perché cambia la posizione del circolo di illuminazione e quindi la durata del giorno e della notte ? Si potrebbe ammettere, come sembra apparentemente, che sia il sole che modifica la sua posizione rispetto alla terra e al piano dellequatore, spostandosi per sei mesi sotto il piano e per altri sei mesi sopra il piano su una orbita detta eclittica

34 Sole agli equinozi: giace sul piano equatoriale: circolo di illuminazione passa per i poli: paralleli suddivisi in parti uguali:giorno e notte uguali Sole allo zenit sopra equatore ipotesi

35 Piano equatoriale Piano della eclittica Il piano della eclittica sul quale il sole sembra spostarsi durante lanno è inclinato rispetto al piano equatoriale, 23° 27: solo agli equinozi il sole si trova sul piano equatoriale: negli altri giorni si muove sopra il piano equatoriale (da 21 marzo a 22 settembre) e sotto il piano (da 22 settembre a 21 marzo) Fenomeno apparente

36 21 marzo: il sole si sposta verso nord, si ferma sopra il tropico del cancro: solstizio di giugno, poi ritorna verso lequatore, ove giunge al 22 settembre:equinozio di autunno, prosegue verso sud fino al tropico del capricorno:solstizio di dicembre e quindi risale verso lequatore: equinozio di primavera cancro capricorno equatore Notare lo spostamento del circolo di illuminazione Fenomeno apparente

37 21 marzo: il sole si sposta verso nord, si ferma sopra il tropico del cancro: solstizio di giugno, poi ritorna verso lequatore, ove giunge al 22 settembre:equinozio di autunno, prosegue verso sud fino al tropico del capricorno:solstizio di dicembre e quindi risale verso lequatore: equinozio di primavera cancro capricorno equatore Notare lo spostamento del circolo di illuminazione Fenomeno apparente

38 Sole agli equinozi: giace sul piano equatoriale: circolo di illuminazione passa per i poli: paralleli suddivisi in parti uguali:giorno e notte uguali Sole allo zenit sopra equatore Fenomeno apparente

39 Sole al solstizio di giugno si trova sopra piano equatorlale: circolo di illuminazione passa per circoli polari: calotta artica bene illuminata, antartica non illuminata giorno > notte nellemisfero boreale Sole allo zenit sopra tropico del cancro Fenomeno apparente

40 Sole al solstizio di giugno si trova sopra piano equatorlale: circolo di illuminazione passa per circoli polari: calotta artica bene illuminata, antartica non illuminata giorno > notte nellemisfero boreale Sole allo zenit sopra tropico del cancro Fenomeno apparente

41 Sole al solstizio di dicembre si trova sotto piano equatorlale: circolo di illuminazione passa per circoli polari: calotta artica non illuminata, antartica bene illuminata giorno < notte nellemisfero boreale Sole allo zenit sopra tropico del capricorno Fenomeno apparente

42 Sole al solstizio di dicembre si trova sotto piano equatorlale: circolo di illuminazione passa per circoli polari: calotta artica non illuminata, antartica bene illuminata giorno < notte nellemisfero boreale Sole allo zenit sopra tropico del capricorno Fenomeno apparente

43 Ipotesi eliocentrica con terra in movimento ma con asse sempre perpendicolare al piano della eclittica

44 Nel sistema eliocentrico, la terra si sposta attorno al sole, su un piano, piano della eclittica, in senso diretto, antiorario, e risulta diversamente illuminata nei diversi giorni dellanno: in particolare, alle date che segnano linizio delle stagioni, si verificano le situazioni indicate con diversa durata del giorno e della notte con diversa inclinazione dei raggi solari diversa posizione del circolo di illuminazione Il circolo di illuminazione separa sempre la terra in due emisferi: uno illuminato (giorno),uno non illuminato (notte)

45 afelio perielio Equinozio di marzo Equinozio di settembre Linea equinoziale Linea apsidale Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Linea solstiziale Rivoluzione annuale della terra attorno al sole sul piano della eclittica Modello con asse perpendicolare al piano di rivoluzione: non accettabile perché contrasta con i fatti osservati

46 La situazione registrata agli equinozi potrebbe essere spiegata con una terra che si sposta attorno al sole e con asse di rotazione perpendicolare al piano di rivoluzione:ma tale assetto non spiegherebbe la situazione che si registra invece ai solstizi, e le variazioni intermedie Piano di rivoluzione, asse rotazione perpendicolare ipotesi

47 Emisfero orientale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Ipotesi accettabile

48 21 marzo 22 settembre 21 giugno 22 dicembre ipotesi

49 Ipotesi: la terra si sposta attorno al sole, con lasse sempre perpendicolare al piano orbitale della eclittica :inclinazione dei raggi solari rimane costante per ogni latitudine in tutto il corso dellanno: sempre durata del giorno e della notte uguali Piano della eclittica Ipotesi In contrasto con i fatti osservati

50 Ipotesi: la terra si sposta attorno al sole, con lasse sempre perpendicolare al piano orbitale della eclittica La inclinazione dei raggi solari rimane costante ad ogni latitudine in tutti i giorni dellanno Contrasta con i fatti

51 Ipotesi terra in movimento attorno al sole asse inclinato sul piano della eclittica e sempre parallelo modello che spiega tutti i fenomeni osservati

52 afelio perielio Equinozio di marzo Equinozio di settembre Linea equinoziale Linea apsidale Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Linea solstiziale Rivoluzione annuale della terra attorno al sole sul piano della eclittica Circolo di illuminazione

53 afelio perielio Equinozio di marzo Equinozio di settembre Linea equinoziale Linea apsidale Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Linea solstiziale Rivoluzione annuale della terra attorno al sole sul piano della eclittica Modello accettabile per giustificare i fatti osservati in relazione alle stagioni

54 Si potrebbe ammettere che la terra si sposti attorno al sole, ma con lasse di rotazione inclinato di 23° 30 e sempre parallelo : verrebbero giustificate le situazioni di diversa illuminazione, durata, altezza del sole nei vari momenti dellanno,in particolare agli equinozi e ai solstizi Piano di rivoluzione, asse inclinato, costante Modello accettabile

55 Si potrebbe ammettere che la terra si sposti attorno al sole, ma con lasse di rotazione inclinato di 23° 30 e sempre parallelo : verrebbero giustificate le situazioni di diversa illuminazione, durata, altezza del sole nei vari momenti dellanno,in particolare agli equinozi e ai solstizi Modello accettabile

56 Emisfero orientale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Modello possibile: sole e terra complanari, asse terrestre inclinato su piano orbitale Situazione osservata e compatibile con modello

57 Emisfero occidentale: boreale e australe :equinozio di primavera-autunno circolo di illuminazione passa per i poli, dividendo in parti uguali tutti i paralleli durata del giorno = durata della notte Modello possibile: sole e terra complanari, asse terrestre inclinato su piano orbitale Situazione osservata e compatibile con modello

58 Emisfero orientale, boreale: solstizio di giugno: il circolo di illuminazione divide in parti diverse tutti i paralleli (eccetto equatore):durata del giorno > della durata della notte La terra ruota attorno allasse N/S : una parte della calotta artica rimane illuminata per un periodo che va da 1 giorno a 6 mesi (polo); al contrario per la calotta antartica (6 mesi notte al polo), da 6 mesi a 1 giorno calotta Situazione osservata e compatibile con modello

59 Emisfero occidentale- solstizio di giugno Situazione osservata e compatibile con modello

60 Emisfero orientale,australe: solstizio di dicembre: il circolo di illuminazione divide in parti diverse tutti i paralleli (eccetto equatore):durata del giorno > della durata della notte La terra ruota attorno allasse N/S : una parte della calotta antartica rimane illuminata per un periodo che va da 1 giorno a 6 mesi (polo); al contrario per la calotta artica (6 mesi notte al polo), da 6 mesi a 1 giorno calotta Situazione osservata e compatibile con modello

61 Emisfero occidentale- solstizio di dicembre Situazione osservata e compatibile con modello

62 conclusione

63 la inclinazione dei raggi solari cambia durante lanno, come pure cambia la durata del giorno e della notte Si considerano 4 situazioni particolari, estreme, della inclinazione dei raggi solari in corrispondenza di particolari latitudini: equatore 0°, tropico del cancro 23° 27, circolo polare artico 66° 33,polo nord 0° tropico del capricorno 23° 27, circolo polare antartico 66° 33,polo sud 0° Agli equinozi di primavera e autunno, il circolo di illuminazione passa per i poli e taglia in parti uguali tutti i paralleli: durata del giorno e della notte sono uguali:altezza massima del sole allequatore, nulla ai poli Al solstizio di giugno, 21, il circolo di illuminazione risulta tangente ai circoli polari:illumina la calotta polare boreale mentre lascia in oscurità la calotta polare antartica: taglia in maniera disuguale tutti i paralleli (eccetto lequatore): durata del giorno e della notte diverse: massima altezza del sole sul tropico del cancro Al solstizio di dicembre, 22, si inverte la situazione:calotta boreale in oscurità e australe illuminata: massima altezza del sole sul tropico del capricorno

64 Lasse di rotazione terrestre risulta inclinato di circa 23°30 rispetto alla perpendicolare del piano della eclittica Il piano equatoriale risulta quindi non sul piano della eclittica :si trova sopra o sotto il piano:circa 23°30 I raggi del sole tangenti alla sfera terrestre la dividono in due semisfere non sempre illuminate allo stesso modo: identiche alle equinozi diverse negli altri giorni massima diversità ai solstizi

65 Il circolo di illuminazione separa le due semisfere passando per i poli solo agli equinozi: altezza del sole: tangente i poli zenit allequatore variabile altre latitudini durata giorno e notte uguale in tutte le latitudini

66 Il circolo di illuminazione separa le due semisfere non passando per poli originando variazione nella inclinazione dei raggi alle diverse latitudini variazione nella durata del giorno-notte variazione nella temperatura Massima diversità ai solstizi di giugno:emisfero boreale più illuminato di australe>estate di dicembre:emisfero boreale meno illuminato di australe>inverno

67 Polo nord 0° Polo sud 0° c.p.artico 66°33 c.p.antartico 66°33 Tropico cancro 23°27 Tropico capricorno 23°33 Equatore 0° 21 marzo, 22 settembre : equinozi di primavera e autunno inclinazione raggi solari

68 Equatore 0° Tropico capricorno 23°27 Tropico cancro 23°27 Circolo c.p.artico 66°33 c.p.antartico 66°33 Polo N 0° Polo S 0° equinozio

69 Equatore 0° Tropico capricorno 23°27 Tropico cancro 23°27 Circolo c.p.artico 66°33 c.p.antartico 66°33 Polo N 0° Polo S 0° Solstizio di giugno

70 Circolo Solstizio di giugno

71 Equatore 0° Tropico capricorno 23°27 Tropico cancro 23°27 Circolo c.p.artico 66°33 c.p.antartico 66°33 Polo N 0° Polo S 0° Solstizio di giugno

72 Piano della eclittica e orbitale terrestre Asse rotazione terrestre inclinato rispetto piano eclittica Piano equatoriale inclinato rispetto al piano della eclittica Circolo di illuminazione Al solstizio di giugno il circolo di illuminazione raggiunge il massimo scostamento dai poli e divide i paralleli in due parti con diversa durata di illuminazione :giorno > notte eccetto allequatore :giorno=notte nord sud

73 Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Circolo di illuminazione

74 La terra si sposta più lentamente lungo lorbita kepleriana nel tratto che comprende lafelio rispetto a quello che comprende il perielio Il semestre primavera-estate per emisfero boreale è più lungo del semestre autunno-inverno (circa 5-6 giorni) Inversamente per emisfero australe Variazione su scala secolare per spostamento della linea apsidale

75 afelio perielio Equinozio di marzo Equinozio di settembre Linea equinoziale Linea apsidale Solstizio di giugno Solstizio di dicembre Linea solstiziale Rivoluzione annuale della terra attorno al sole sul piano della eclittica Circolo di illuminazione

76 Velocità minima in afelio e massima in perielio La seconda legge di Keplero afferma che la velocità del pianeta risulta Variabile nella sua rivoluzione attorno al sole:minima in afelio e massima In perielio:valori intermedi lungo lorbita afelioperielio

77 Percorso lentamente, presso afelio Percorso velocemente, perielio


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