I Moti della terra

1. I Moti della terra Osservatorio Astronomico Lic. Classico A. D. Azuni Sassari Prof. Paolo Abis

2. Moti della Terra Rotazione Rivoluzione Precessione e nutazioni Moti millenari

4. 23°27’ asse equatore Piano eclittica Asse terrestre • L’asse terrestre è inclinato rispetto la perpendicolare al piano dell’eclittica in media di 23°27’ • L’inclinazione varia nel medio-lungo periodo

5. Rotazione Circolo illuminazione • circolo di illuminazione  linea che separa la superficie illuminata da quella in ombra • dì tempo nel quale la superficiericeve i raggi solari • notte  tempo nel quale la superficie rimane in ombra I raggi del Sole vengono considerati paralleli tra loro per la distanza

8. Rotazione • La Terra ruota attorno al proprio asse • giorno tempo per compiere una rotazione completa • Giorno solare periodo che intercorre tra 2 culminazioni successive del Sole sullo stesso meridiano 24 hours • Giorno sidereo periodo che intercorre tra 2 culminazioni successive di una stella sullo stesso meridiano (più breve del giorno solare per il moto di rivoluzione) 23 hours, 56 minutes

9. Prove del moto di rotazione • Pendolo di Foucault Basata sulla costanza del piano di oscillazione del pendolo. 1851 • Prova del Guglielmini (1791): conseguenza della diversa velocità lineare a differenti distanze dall’asse di rotazione (altezze) Direzione motorotazione

10. Pendolo di Foucault Effettuata per la prima volta nel 1851, l'esperienza del pendolo di Foucault è la prova più evidente della rotazione della Terra attorno al suo asse. L'esperienza si basa sulla proprietà del pendolo di conservare il proprio piano di oscillazione quando è soggetto alla sola forza di gravità (eliminate perciò le forze di attrito ed altre forze esterne ). Jean Bernard Foucault (1819 - 1868) attaccò un pendolo lungo 67 metri alla cima del Pantheon di Parigi. La sfera di bronzo pesava 28 kg.

11. Pendolo di Foucault Il piano di oscillazione del pendolo sembrava ruotare apparentemente in un tempo: T = 24h / sin f dove f è la latitudine del luogo. • Scriveva Foucault all'indomani di questa sorprendente scoperta: "Il fenomeno si sviluppa con calma: è fatale, irreversibile....Si sente, vedendolo nascere e intensificarsi, che non è possibile per lo sperimentatore affrontarne o ritardarne la manifestazione..... .....Ogni uomo davanti ad un tale fatto....per qualche istante rimane pensoso e silenzioso e si ritira quindi recando in sè il senso pressante e vivissimo del nostro incessante movimento nello spazio."

12. L'esperienza di Gugliemini • Gugliemini diede un'ulteriore prova della rotazione terrestre. Egli fece cadere più volte un peso dalla Torre degli Asinelli e notò come il grave, invece di cadere lungo una posizione verticale, deviasse spostandosi verso est di qualche millimetro, come già Galileo Galilei aveva previsto.

13. L'esperienza di Gugliemini Questo fenomeno era spiegabile solamente attraverso la rotazione terrestre da ovest verso est. Se infatti la Terra fosse ferma, il corpo, cadendo da una torre alta circa 100 metri, sarebbe soggetto alla sola forza di gravità, tuttavia la terra ruotando su se stessa fa in modo che il peso, nel momento in cui è lasciato cadere, sia soggetto anche ad una velocità tangenziale, diretta ortogonalmente rispetto alla direzione della forza di gravità. Di conseguenza, secondo le leggi della meccanica, la traiettoria del peso risulta essere la risultante delle due velocità, quella di caduta diretta verso il centro della Terra, e la sua ortogonale tangenziale, che di fatto è quella che devia il peso verso est.

14. conseguenze moto rotazione • alternanza del dì e della notte • moto apparente sulla sfera celeste diurno del Sole e notturno delle stelle • schiacciamento polare • Deviazione dovuta alla pseudo forza di Coriolis, per la diversa velocità lineare alle diverse latitudini (nulla ai poli, massima all’equatore): interessa solo i corpi in movimento lungo i meridiani, risulta dalla composizione del moto di rotazione con quello del corpo (spostamento da N a S -emisfero boreale-  deviazione verso ovest)

18. Forza di Coriolis

19. Moto di rivoluzione

20. L’eclittica • E’ il piano su cui orbitano la Terra e la maggior parte dei pianeti attorno al Sole • Si proietta in cielo con un’inclinazione di 23°27’ rispetto all’equatore celeste

21. VISIONE ELIOCENTRICA VISIONE GEOCENTRICA ECLITTICA • eclittica cerchio massimo sulla sfera celeste • percorso apparente del Sole durante l'anno. interseca l'equatore celeste in due punti o nodi : • Punto vernale (o punto γ o punto di Ariete) nodo ascendente. ( Sole in equinozio di primavera “sale” all'emisfero settentrionale) • Punto della Bilancia (punto ω) nodo discendente. (Sole in equinozio autunnale "scende" nell'emisfero australe. • La Terra ruota attorno al Sole in senso antiorario per un osservatore boreale con un periodo detto anno sidereo. Il piano dell'equatore è inclinato di 23° 27' rispetto al piano dell’eclittica (obliquità dell'eclittica )

22. EQUINOZIO PRIMAVERA EQUINOZIO AUTUNNO EQUINOZI • La congiungente Sole -centro Terra giace sul piano equatoriale perché il Sole è su uno dei due nodi • I nodi (punto γ e punto ω) sono le intersezioni dell’ eclittica con l’equatore • Sole culmina in primavera sul punto γ e in autunno sul punto ω

23. equinozi • il circolo di illuminazione passa per entrambi i poli • i raggi solari sono perpendicolari all’equatore (lat 0°) • la durata del dì e della notte è la stessa a tutte • le latitudini: 12 ore

24. EQUINOZIO PRIMAVERA Come si vede il cielo in equinozio • Sole sorge e tramonta a est e a ovest • L'arco diurno è lungo quanto l'arco notturno (il dì è uguale alla notte) • Coordinate del Soled=0° (declinazione)a=0° (ascensione retta)

25. Il cielo in solstizio d’estate • Il Sole sorge e tramonta a nord-est e nord-ovest • il Sole raggiunge la declinazione massima e la massima altezza sull'orizzonte. • L'arco diurno è massimo • L'ombra di un oggetto raggiunge la sua minima lunghezza. Coordinate equatoriali del Sole:d=+23°,5 (declinazione)a=90° (ascensione retta)

26. Il cielo in solstizio d’inverno • Il Sole sorge e tramonta a sud-est e sud ovest • il Sole raggiunge la sua minima declinazione e la sua minima altezza sull'orizzonte. • L'arco diurno è più breve che in qualsiasi altro periodo dell'anno • Gli oggetti proiettano ombre lunghe Coordinate equatoriali del Sole:d=-23°,5 (declinazione)a=270° (ascensione retta)

27. A B I solstizi • il circolo di illuminazione è tangente ai paralleli di latitudine • 66°33’ N e S (circolo polare artico e antartico) • - I raggi solari sono perpendicolari a uno dei 2 paralleli lat 23°27’: • N Tropico del Cancro ( solstizio d’estate -A-); • S Tropico del Capricorno ( solstizio d’inverno -B-)

28. Il solstizio d’estate 21 giugno

29. Il sole di mezzanotte

30. Il solstizio d’inverno 22 dicembre

31. zone astronomiche latitudini>66°33’ calotte polari (in uno dei 2 solstizi il dì =24 ore, nell’altro la notte = 24 ore) -N: artica; S: antartica- latitudini >66°33’ e < 23°27’ zone temperate -N: boreale; S: australe- latitudini tra i 2 tropici zona torrida.

32. prove moto rivoluzione • Analogia: tutti i pianeti si muovono attorno al Sole, l’oggetto con la massa più elevata del Sistema Solare • aberrazione luce stelle (Bradley): composizione del moto terrestre e di quello della luce occorre puntare il telescopio più in avanti rispetto la posizione della stella • alternanza red e blue shift: le stelle più vicine mostrano spostamento dello spettro verso il blu o il rosso, alternativamente per 6 mesi, a seconda del verso di avvicinamento o allontanamento della Terra nel suo moto attorno al Sole • Attraversamento della fascia di asteroidi: ogni anno la Terra attraversa una regione dello spazio ricca di asteroidi

33. linea equinozi Perielio 3 gennaio 11° linea solstizi linea apsidi Afelio 7 luglio stagioni astronomiche • periodi di tempo compresi tra un equinozio e un solstizio e tra questo e l’equinozio successivo • per la II legge di Keplero, hanno durata maggiore primavera ed estate (comprendono l’afelio -7 luglio-) rispetto al semestre freddo (nel quale è compreso il perielio, 3 gennaio)

34. L’orbita terrestre • E’ ellittica • Le stagioni hanno perciò una diversa durata • L’estate e la primavera durano 93 giorni • L’autunno 90 • L’inverno 89

35. The Seasons

36. conseguenze moto rivoluzione • alternanza delle stagioni (per inclinazione asse) • diversa altezza del Sole sull’orizzonte nel corso dell’anno • variazione dei punti sui quali sorge e tramonta il Sole nel corso dell’anno (est e ovest solo negli equinozi; in inverno -emisfero boreale- si spostano verso sud, in estate, verso nord) • rotazione apparente della sfera celeste • moto annuale apparente del Sole (rotazione della fascia dello zodiaco)

39. Moto annuale apparente del Sole Durante il moto di rivoluzione, Il sole appare proiettato verso differenti costellazioni: le cosiddette Costellazioni dello Zodiaco.

40. moti millenari • precessione degli equinozi • rotazione della linea degli apsidi • rotazione della linea degli equinozi • variazione dell’eccentricità dell’orbita • rotazione con il sistema solare attorno al centro della Galassia • traslazione con la Galassia nello spazio

41. Precessione La precessione degli equinozi è un movimento della Terra che fa cambiare, in modo lento ma continuo, l'orientamento del suo asse di rotazione rispetto alla sfera ideale delle stelle fisse. Il periodo di precessione è di circa 26.000 anni.

42. moto conico dell’asse e nutazioni In 26.000 anni l’asse terrestre compie un moto conico, cioè descrive due coni coincidenti per il vertice. I poli celesti, quindi, si spostano sulla sfera celeste e le stagioni si invertono. Le costellazioni dello zodiaco, soggette a un moto apparente con verso opposto, “si fanno incontro” all’asse presentandosi prima precessione degli equinozi La rotazione dell’asse viene turbata dall’attrazione lunare che causa piccole oscillazioni-nutazioni- con periodo di circa 19 anni - periodo metonico-

43. Cause del moto conico • La sua forma non perfettamente sferica (è uno sferoide oblato, che sporge all'equatore) e • le forze gravitazionali della Luna e del Sole che agiscono sulla sporgenza equatoriale cercando di riportarla sul piano dell'eclittica.

44. Precessione degli equinozi Conseguenze • Rotazione di tutti i punti significativi: equinozi, solstizi, afelio, perielio • Cambiamento dei poli celesti • Rotazione della fascia dello zodiaco (le costellezioni “si presentano prima”  precessione • Inversione delle stagioni astronomiche

45. Cambiamento dei poli celesti • nel 3000 a.C. la stella polare era la debole Thuban nella costellazione del Dragone; con una magnitudine di 3,67 era cinque volte più debole della Polare di oggi, e sarebbe stata del tutto invisibile dalle aree urbane illuminate. • La stella più brillante che assumerà il ruolo di stella polare sarà Vega, che lo diventerà attorno all'anno 14000.