La Terra Età 4,5 miliardi di anni Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini La Terra Età 4,5 miliardi di anni

Capitolo 4 L’orientamento e la rappresentazione della Terra

Capitolo 4 L’orientamento e la rappresentazione della Terra Lezione 14 L’orientamento §4.1 L’orizzonte §4.2 I punti cardinali §4.3 L’orientamento di notte

Capitolo 4 L’orientamento e la rappresentazione della Terra Lezione 15 L’individuazione della posizione §4.4 Le coordinate geografiche §4.5 La latitudine §4.6 La longitudine §4.7 I fusi orari §4.8 La linea del cambiamento di data §4.9 L’altitudine §4.10 Le coordinate topografiche 4 4

Capitolo 4 L’orientamento e la rappresentazione della Terra Lezione 16 Le carte geografiche §4.11 L’approssimazione delle carte geografiche §4.12 La riduzione delle carte geografiche §4.13 La riduzione delle aree §4.14 Le convenzioni nelle carte geografiche §4.15 Le carte tematiche §4.16 Utilizzazione delle carte geografiche

§4.1 L’orizzonte Spinto dalla necessità, l’uomo fin dai tempi più antichi ha imparato ad orientarsi individuando riferimenti significativi sulla superficie terrestre e nel cielo. La capacità di orientarsi non è una caratteristica esclusiva degli uomini. Gli uccelli migratori ad esempio si spostano per lunghissimi percorsi senza perdere la rotta e ritornano di anno in anno nel medesimo luogo da cui sono partiti.

Il piano in cui l’osservatore si trova è il piano dell’orizzonte. Qualsiasi osservatore che si trovi sulla superficie terrestre ha l’impressione di essere al centro di un cerchio delimitato da una circonferenza coincidente con la linea in cui il cielo sembra congiungersi alla Terra. Il piano in cui l’osservatore si trova è il piano dell’orizzonte. La circonferenza che lo delimita rappresenta il suo orizzonte. 7 7

§4.1 L’orizzonte L’orizzonte è la circonferenza che delimita l’immaginario cerchio, al cui centro è posto l’osservatore. 8 8

§4.2 I punti cardinali Gli antichi greci, osservando il cielo notturno e il moto apparente del Sole, avevano individuato sul piano dell’orizzonte i quattro punti cardinali: nord (N), est (E), sud (S), ovest (W).

Questo vale solo nei giorni dell’equinozio di primavera e di autunno. §4.2 I punti cardinali L’est è il punto in cui sorge il Sole, l’ovest il punto in cui il Sole tramonta. Questo vale solo nei giorni dell’equinozio di primavera e di autunno. Nel nostro emisfero durante la primavera e l’estate i punti in cui il sole sorge e tramonta sono spostati verso nord, durante l’autunno e l’inverno sono spostati verso sud. 10 10

§4.2 I punti cardinali Il momento della culminazione del sole coincide con il mezzogiorno del luogo. Quando il Sole culmina a mezzogiorno, le ombre proiettate dagli oggetti sono le più corte di tutto il dì. In gran parte dell’emisfero settentrionale, compresa l’Europa, il Sole in culminazione indica il sud. 11 11

§4.2 I punti cardinali Un paletto infisso nel terreno produce un’ombra che diventa sempre più corta e raggiunge il minimo alla culminazione del Sole. Nell’emisfero settentrionale, l’ombra più corta proiettata da un paletto infisso in terra permette di determinare la direzione del nord. 12 12

§4.2 I punti cardinali I punti cardinali dell’est e dell’ovest sono facilmente individuabili in relazione alla direzione nord-sud. La direzione est-ovest coincide con la retta perpendicolare alla retta nord-sud. 13 13

§4.2 I punti cardinali La rosa dei venti è una rappresentazione in cui i punti cardinali fondamentali e intermedi sono collegati alla direzione dei principali venti che spirano nel Mediterraneo. Nella rosa dei venti i nomi dei venti sono riferiti a una posizione collocata nello Ionio centrale. 14 14

§4.3 L’orientamento di notte Nel cielo notturno del nostro emisfero c’è una stella, la stella Polare, che mantiene fissa la propria posizione poiché è situata sul prolungamento dell’asse di rotazione terrestre. Individuare la stella Polare significa aver trovato il nord. La stella Polare è l’ultima stella del timone del Piccolo Carro o Orsa Minore. 15 15

§4.3 L’orientamento di notte Prolungando per cinque volte la distanza delle ultime due stelle del carro dell’Orsa Maggiore, si arriva alla stella Polare. Estate Inverno 16 16

§4.3 L’orientamento di notte Nell’emisfero sud il punto corrispondente alla culminazione del Sole indica il nord. Nell’emisfero sud, di notte, poiché la stella Polare non è visibile, si utilizza la costellazione della Croce del Sud per determinare la posizione del sud. La piccola costellazione della Croce del Sud si trova all’interno del nastro luminoso della Via Lattea. È formata da quattro stelle disposte a formare una croce. 17 17

§4.3 L’orientamento di notte Prolungando di 4,5 volte la distanza tracciata idealmente dalla stella γ verso la stella α, si arriva a un punto vicino al polo sud celeste. 18 18

§4.3 L’orientamento di notte Da secoli per orientarsi ci si serve della bussola. La Terra si comporta come una grossa calamita che genera un campo magnetico con due poli magnetici. L’ago magnetizzato della bussola, libero di ruotare, risente del campo magnetico terrestre e si dispone secondo la direzione nord-sud dei poli magnetici. 19 19

§4.3 L’orientamento di notte I poli magnetici non coincidono con i poli geografici, ma si discostano di un angolo di circa 11° e in ogni area della Terra si misura un particolare angolo di scostamento tra le due direzioni. Intorno alla Terra c’è un campo magnetico che ha origine all’interno del pianeta. Il campo magnetico terrestre assomiglia al campo magnetico che si avrebbe se al centro della Terra fosse presente una sbarra calamitata inclinata di 11° rispetto all’asse di rotazione. 20 20

§4.3 L’orientamento di notte La bussola permette di individuare il nord, in quanto l’ago magnetizzato della bussola tende a disporsi in direzione del polo nord magnetico. L’ago della bussola assume spesso una inclinazione rispetto al piano orizzontale, perché l’ago si inclina verso il centro della Terra. Ai poli l’ago è perfettamente verticale, all’equatore è perfettamente orizzontale. 21 21

§4.4 Le coordinate geografiche Per conoscere con precisione la posizione di un punto sulla superficie terrestre si ricorre a un sistema di coordinate che assegna a ciascun punto della superficie una coppia di valori in grado di identificarlo. Nella battaglia navale la posizione di ciascun quadrato che compone una nave (in azzurro) è individuata da un numero e da una lettera. 22 22

§4.4 Le coordinate geografiche Le coordinate geografiche sono la latitudine e la longitudine. Dato che la superficie terrestre è sferica, i valori della latitudine e della longitudine sono espressi come distanze angolari, rispettivamente dal piano dell’equatore e dal piano del meridiano di Greenwich. 23 23

§4.5 La latitudine La latitudine è la distanza angolare, espressa in gradi, di un punto dall’equatore. La latitudine di un punto P della superficie terrestre corrisponde all’ampiezza dell’angolo ϕ (si legge fi). 24 24

La latitudine è 0° all’equatore e 90° al polo. Per precisare se il punto considerato si trova a nord o a sud dell’equatore, al valore in gradi si aggiunge il simbolo N oppure S. 25 25

La latitudine di Venezia è: 45°24' N 26 26

§4.5 La latitudine Di notte nell’emisfero nord, per determinare la latitudine di un punto, si utilizza la stella Polare. I raggi della stella Polare, data la grande distanza, possono essere considerati paralleli tra loro. Gli angoli α e z sono congruenti e lo sono anche gli angoli loro complementari ϕ (latitudine) e h (altezza della stella Polare). L’angolo che la stella Polare forma con il piano dell’orizzonte corrisponde alla latitudine del punto. 27 27

§4.5 La latitudine Durante il giorno è possibile determinare la latitudine di un punto conoscendo l’altezza del Sole in culminazione. Nei giorni degli equinozi la latitudine è data dall’angolo complementare all’altezza del Sole in culminazione. Nei giorni diversi dagli equinozi il calcolo della latitudine si fa tenendo conto dell’angolo che i raggi del Sole formano con il piano dell’equatore. 28 28

§4.5 La latitudine (A), situazione agli equinozi. La latitudine è l’angolo complementare all’altezza del Sole sul piano dell’orizzonte. (B), dimostrazione geometrica della determinazione della latitudine in un giorno equinoziale. 29 29

§4.6 La longitudine La longitudine è la distanza angolare espressa in gradi di un punto dal meridiano di riferimento, quello di Greenwich. La linea del meridiano di riferimento, tracciata davanti all’osservatorio di Greenwich, unisce punti di longitudine 0°. 30 30

La longitudine assume valori compresi tra 0° e 180°. La misurazione può essere fatta, a partire da Greenwich, verso est e si indica con il simbolo E, o verso ovest e si indica con il simbolo W. La longitudine del punto P corrisponde all’angolo λ (si legge lambda) pari a 90° E. 31 31

In 24 ore la Terra compie una rotazione completa pari a 360°. §4.6 La longitudine In 24 ore la Terra compie una rotazione completa pari a 360°. In un’ora descrive un angolo di 15° e in 4 minuti un angolo di 1°. Nel momento in cui il Sole culmina in una località si ha il mezzogiorno locale. Solo gli osservatori posti sullo stesso meridiano vedono il Sole culminare nello stesso istante. 32 32

§4.6 La longitudine All’angolo compreso tra due punti posti su due differenti meridiani corrisponde una differenza di tempo. Il valore della longitudine della località può essere ricavato calcolando la differenza oraria tra la località considerata e il meridiano di riferimento. 33 33

§4.7 I fusi orari Per ragioni pratiche la Terra è stata suddivisa in fusi di 15° di ampiezza, ciascuno. Tutti i meridiani appartenenti allo stesso fuso hanno per convenzione la stessa ora, che corrisponde a quella centrale del fuso. 34 34

§4.7 I fusi orari I confini dei fusi non sono regolari, ma tendono a coincidere per quanto possibile con i confini degli stati. I confini dei fusi e il loro andamento irregolare. I numeri preceduti dai segni + e – indicano di quante ore ciascun fuso è in anticipo o in ritardo rispetto all’ora di Greenwich. 35 35

§4.8 La linea del cambiamento di data Il meridiano 180°, detto antimeridiano di Greenwich, rappresenta la linea del cambiamento di data. 36 36

§4.8 La linea del cambiamento di data Chi attraversa la linea del cambiamento di data mantiene l’ora del proprio orologio, ma deve cambiare la data, arretrandola di un giorno se si procede da ovest a est e avanzandola di un giorno se si procede da est a ovest. 37 37

§4.9 L’altitudine Per definire l’esatta posizione di un punto è necessario indicarne, oltre alle coordinate geografiche, anche l’altitudine o quota. Il livello del mare è la superficie convenzionale di riferimento, rispetto alla quale si misura la quota. 38 38

§4.10 Le coordinate topografiche Coordinate geografiche e altitudine forniscono la posizione di un punto in un sistema di riferimento assoluto, cioè riconoscibile da chiunque. Un osservatore può stabilire la posizione di un punto rispetto alla propria posizione in un sistema relativo, misurandone le coordinate topografiche o polari. 39 39

§4.10 Le coordinate topografiche Le coordinate topografiche del punto osservato sono la distanza e l’azimut. La distanza è la lunghezza del segmento che unisce l’osservatore e il punto considerato. L’azimut è l’angolo compreso tra la direzione del nord e la direzione del punto considerato, misurato procedendo in senso orario. 40 40

§4.10 Le coordinate topografiche L’angolo compreso tra il raggio che unisce il nord all’osservatore e il raggio corrispondente alla distanza del punto osservato rappresenta l’azimut (azimut 1 per la bandierina blu; azimut 2 per la bandierina rossa). 41 41

§4.11 L’approssimazione delle carte geografiche Una carta geografica è una rappresentazione approssimata, ridotta e convenzionale della superficie terrestre o di una sua porzione. L’approssimazione è una caratteristica inevitabile, poiché la Terra è tridimensionale ed ha una superficie curva, mentre la carta è piana e bidimensionale. 42 42

§4.11 L’approssimazione delle carte geografiche Nella costruzione di una carta geografica si può procedere in modo da ottenere la qualità dell’equidistanza, dell’equivalenza o dell’isogonia. 43 43

§4.11 L’approssimazione delle carte geografiche Una carta è equidistante se è costruita in modo da mantenere costante il rapporto tra le lunghezze sulla carta e quelle reali. Le carte equidistanti presentano questa proprietà solamente in alcune specifiche porzioni. In questa carta l’equidistanza è rispettata solo lungo il meridiano di Greenwich, che è l’unico rettilineo. 44 44

§4.11 L’approssimazione delle carte geografiche Una carta è definita equivalente se le modalità di costruzione consentono di mantenere la proporzionalità tra le aree della carta e le corrispondenti aree della superficie terrestre. La distanza tra i paralleli diminuisce andando verso i poli, rappresentati da un segmento parallelo all’equatore. 45 45

§4.11 L’approssimazione delle carte geografiche Una carta è definita isogona quando le modalità di costruzione consentono di mantenere nella carta gli stessi angoli che i meridiani e i paralleli formano idealmente sulla Terra sferica. I meridiani sono rettilinei ed equidistanti. I paralleli non sono equidistanti. Le maglie che si formano sono di ampiezza diversa. 46 46

§4.11 L’approssimazione delle carte geografiche Non esistono carte che siano contemporaneamente equidistanti, equivalenti e isogone. I globi sono le uniche rappresentazioni non deformate della superficie terrestre ma, dati i limiti delle loro dimensioni, forniscono un numero limitato di informazioni. 47 47

§4.12 La riduzione delle carte geografiche Una carta geografica è ridotta perché è sempre più piccola della superficie che rappresenta. L’entità della riduzione è indicata dalla scala numerica e dalla scala grafica. (A), scala numerica. Il rapporto di riduzione è 1: 100.000 (si dice uno al centomila). (B), scala grafica. 48 48

§4.12 La riduzione delle carte geografiche La scala numerica indica il rapporto, espresso in numeri, tra la distanza rappresentata e quella reale. Ad esempio la scala 1: 100.000 indica che 1 cm sulla carta corrisponde a 100.000 cm (= 1km) sulla superficie terrestre. Nella scala numerica il numeratore è sempre 1, di conseguenza il valore della riduzione diminuisce all’aumentare del denominatore. La scala grafica è costituita da un segmento suddiviso in parti uguali, in cui sono indicate le corrispondenze con le distanze reali. 49 49

§4.12 La riduzione delle carte geografiche Una carta a grande scala presenta un piccolo divisore e indica una piccola riduzione della superficie rappresentata. Le carte topografiche sono carte a grande scala, che permettono di riportare un grande numero di dettagli. Carta topografica della città di Ancona, in scala 1:25.000. 50 50

§4.12 La riduzione delle carte geografiche Una carta a piccola scala presenta un grande divisore e indica una grande riduzione della superficie rappresentata. Le carte geografiche sono carte a piccola scala. Le aree rappresentate sono molto vaste. Carta geografica dell’Italia centrale, in scala 1:4.500.000. 51 51

§4.13 La riduzione delle aree La scala 1: 5.000 è doppia rispetto alla scala 1:10.000 ed è quadrupla rispetto alla scala 1:20.000. Nella scala 1: 5.000, a 1 cm nella carta corrispondono 5.000 cm (50 m) e a 1 cm2 nella carta corrispondono 2,5 x 107 cm2. Nella scala 1:10.000, a 1 cm nella carta corrispondono 10.000 cm (100 m) e a 1cm2 nella carta corrispondono 1 x 108 cm2 (10.000 m2). La scala delle aree è sempre uguale al quadrato della scala lineare. 52 52

§4.13 La riduzione delle aree La scala della carta a sinistra (1:6.000.000) è la metà della scala della carta riportata a destra (1:3.000.000). L’area rappresentata in questa seconda carta è ridotta a 1/4 rispetto all’area della prima carta. 53 53

§4.14 Le convenzioni nelle carte geografiche Una carta è convenzionale perché, per la rappresentazione di qualsiasi elemento reale o ideale, si ricorre al simbolismo cartografico. Una convenzione ben nota riportata in molte carte è il reticolato geografico dei meridiani e dei paralleli. 54 54

§4.14 Le convenzioni nelle carte geografiche Per rappresentare i dislivelli di un territorio si utilizzano convenzioni differenti a seconda della scala di riduzione. Nelle carte a piccola scala si usano le tinte altimetriche. Nelle carte topografiche l’andamento del rilievo è rappresentato mediante isoipse o curve di livello. 55 55

§4.14 Le convenzioni nelle carte geografiche Le isoipse sono linee che uniscono punti aventi la stessa altitudine sul livello del mare. A partire dalle isoipse è possibile ricavare il profilo altimetrico. Le isoipse si ottengono immaginando di intersecare il terreno con piani orizzontali ed equidistanti. La proiezione sullo stesso piano delle linee curve di intersezione rappresenta la variazione del dislivello. 56 56

§4.14 Le convenzioni nelle carte geografiche Le isobate, analoghe alle isoipse, sono linee che uniscono punti aventi la stessa profondità sotto il livello del mare. 57 57

§4.15 Le carte tematiche Le carte tematiche sono quelle che illustrano una particolare caratteristica fisica, biologica o antropica di una regione, come le carta dei climi. 58 58

§4.16 Utilizzazione delle carte geografiche Le carte geografiche ci forniscono numerose informazioni in gran parte ricavabili dalla scala numerica e grafica e dalla legenda. Per essere correttamente interpretate, le carte devono essere orientate. In una carta geografica il nord è posto in alto, cioè perpendicolarmente al lato superiore, l’est è posto a destra, il sud in basso e l’ovest a sinistra. 59 59

§4.16 Utilizzazione delle carte geografiche La distanza tra due punti che si ricava dalla carta, utilizzando la scala, si definisce distanza planimetrica. Non sempre il valore della distanza ricavato dalla carta corrisponde a quello reale. 60 60