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ASTRONOMIA - LE STELLE, CARTOGRAFIA, PROIEZIONI CONVENZIONALI

ASTRONOMIA - LE STELLE, CARTOGRAFIA, PROIEZIONI CONVENZIONALI
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ASTRONOMIA

LE STELLE

I primi uomini credettero che il cielo avesse dimensioni davvero modeste; poi si diffuse sempre di più la convinzione che dovesse avere una dimensione molto più ampia.

Diedero il nome di pianeti ai corpi in movimento e di stelle a quelli fissi. La volta fu considerata come un insieme di sfere concentriche ciascuna delle quali portava un pianeta; considerarono un numero di 8 sfere, al centro delle quali c’era la terra. Col passare del tempo dovettero aggiungere altre sfere per spiegare i complicati movimenti etari.

Eudosso pensò a 27 sfere, Calippo a 33 e Aristotele addirittura a 55.

IPPARCO (150 a.c.):

Per spiegare la diversa durata delle stagioni spostò la terra dal centro dell’universo. Sostenne la sfericità della terra e che essa fosse ferma e che Sole, Luna e pianeti ruotassero su orbite circolari (epicicli) centrate su altre orbite circolari maggiori (deferenti).



TOLOMEO (100-l78 d.C.):

Partì dalle conclusioni di Ipparco e elaborò una sua teoria simile a quella del suo predecessore dicendo però che il Sole non era trascinato da un epiciclo ma ruotava direttamente sul deferente.

COPERNICO (1473-l543):

Egli fu il primo ad ipotizzare che al centro del nostro sistema ci fosse il Sole e non la Terra, anche perchè il sistema Tolemaico risultava troppo complicato e ciò era dovuto al fatto che si volesse ritenere a tutti i costi la Terra al centro del sistema e che gli altri corpi ruotassero intorno ad essa.

Ipotesi copernicane:

-Il centro dell’Universo potrebbe, essere indifferentemente la Terra o il Sole.

-Il moto diurno della sfera celeste, come quello annuo, potrebbero essere dovuti al movimento di rotazione e di rivoluzione della Terra e non essere un moto proprio.

-La sola Luna si potrebbe muovere intorno alla Terra e potrebbe essere trascinata nel suo moto intorno al Sole.

-Tutti gli altri pianeti, ad eccezione della Terra, potrebbero muoversi intorno al Sole secondo epicicli e deferenti. La Terra ruoterebbe intorno al Sole solo lungo il deferente ( e non lungo l’ epiciclo) e con moto circolare uniforme.

KEPLERO (1571-l630):

LEGGI:

1) I pianeti ruotano intorno al Sole secondo orbite ellittiche di cui il Sole occupa un die due fuochi che è anche comune a tutte le ellissi.

2)Le arre spazzate dai raggi vettori (pianeta-Sole) durante il movimento di rivoluzione del pianeta sono proporzionali ai tempi che il raggio vettore impiega a descriverle. In altri termini raggi vettori spazzano aree uguali in tempi uguali il chè vuol dire che la velocità di rivoluzione della terra non è costante. E in particolare è maggiore al perielio e minore all’afelio.

3)Il cubo della distanza media di un pianeta dal Sole è proporzionale al quadrato del suo tempo di rivoluzione. In altri termini, il rapporto fra il cubo delle distanze medie dei pianeti ed il quadrato dei loro tempi di rivoluzione è una costante.  D3/T2=cost. Le leggi valgono anche per i satelliti.
EVOLUZIONE DELLE STELLE

Evidentemente anche le stelle hanno una loro evoluzione, tanto più che si sa ormai che anche oggi nuove stelle nascono da nubi cosmiche di gas e polvere. Le principali tappe delle vita delle stelle sono state ricostruite dagli astronomi HERZSPRUNG e RUSSEL che hanno ideato,  indipendentemente l’uno dall’altro un diagramma che permette di raggruppare le stelle ponendo in ascissa la loro temperatura e in ordinata la loro luminosità.

Nel diagramma H-R le stelle non si distribuiscono a caso, ma in grandissima parte si raccolgono lungo una fascia chiamata sequenza principale, e poi ci sono due raggruppamenti distinti: nane bianche e giganti rosse.

Le fucine delle stelle sono le nebulose, formate, come si ricorderà, di polvere e di gas freddi. Al loro interno possono innescarsi moti turbolenti che provocano un avvicinamento e un inizio di aggregazione dei corpuscoli della nube. Con il proseguire dell’addensamento e della contrazione aumenta anche la temperatura del corpo gassoso, che si trasforma in una protostella, da cui partono gran copia di radiazioni infrarosse. A causa della forza di gravità, la concentrazione prosegue e il nucleo della protostella si riscalda sempre più, fino a raggiungere temperature di 15 milioni di gradi Kelvin, sufficienti a far innescare il processo termonucleare di trasformazione dell’idrogeno in elio. Il calore liberato da tale reazione fa aumentare la pressione dei gas verso l’esterno, fino a compensare la forza di gravità: si giunge così a una fase di stabilità, durante la quale la stella, ormai adulta, si trova sulla sequenza principale del diagramma H-R. La sua posizione e permanenza della sequenza principale dipendono dalla massa iniziale della nebulosa da cui si è originata: stelle nate con grande massa diventano più calde, blu, e consumano il loro idrogeno più rapidamente (milioni di anni); stelle con massa piccola rimangono meno calde rosse e sono più longeve (miliardi di anni). Le stelle gialle rimangono nella sequenza circa dieci miliardi di anni: il Sole, che ha già 5 miliardi di anni, è una stella di mezza età. Quando quasi tutto l’idrogeno è ormai consumato, il nucleo di elio che si è trasformato, molto più denso del nucleo d’idrogeno originario, finisce per collassare. In tale processo si riscalda progressivamente fino a temperature dell’ordine di 10 milioni di gradi che trasformano l’elio in carbonio. L’involucro gassoso esterno della stella si espande enormemente: la superficie si dilata e si raffredda, finchè la forza di gravita ferma l’espansione e si raggiunge un nuovo equilibrio. La stella è entrata in una nuova fase e appare come una gigante rossa. Se la massa iniziale della stella è molto grande si innescano, via via, con il continuo aumentare della temperatura, altre reazioni nucleari, che producono nuovi elementi: ma prima o poi il combustibile nucleare si esaurisce e la stella, sotto la pressione del suo campo gravitazionale non più contrastato, deve lasciare la fase di gigante rossa per avviarsi alla fine.

Da questo punto, però, l’evoluzione stellare segue vie diverse a seconda della massa della stella. Stelle con massa simile a quella del Sole devono collassare per gravità, gradualmente, fino a diventare corpi delle dimensioni della Terra, per cui la loro densità deve arrivare a milioni di volte quella dell’acqua, e la materia che le compone si presenta in uno <<stato degenerato>> con i nuclei degli atomi immersi in un mare continuo di elettroni. Sarebbe questa l’origine delle nane bianche, che riscaldate dal processo di contrazione, ma prive di una fonte di energia nucleare, sono destinate a raffreddarsi lentamente fino a trasformarsi in corpi oscuri di materia inerte.

Anche una stella con massa un po’ maggiore di quella del Sole è destinata a finire come nana bianca, ma durante la contrazione la quantità di energia che si libera è tale da provocare delle vere esplosioni stellari, con espulsioni di nubi di materia verso lo spazio circostante. E’ questo lo stadio di NOVAE (nuove), come sono chiamate le stelle che manifestano un improvviso e fortissimo aumento di luminosità  fino a 150.000 volte quella iniziale. Se la massa della stella supera di almeno tre volte quella del Sole, lo studio teorico dell’evoluzione stellare indica che il collasso gravitazionale è di così vaste proporzioni da liberare

una gigantesca quantità di energia, che provoca un’immane esplosione, a seguito della quale gran parte della stella si disintegra e viene lanciata  nello spazio . L’esplosione di una supernova fa aumentare la luminosità della stella di milioni di volte ed è un fenomeno osservato in più di un ‘occasione dal tempo delle antiche civiltà astronomiche. Il materiale che rimane dopo l’esplosione deve collassare per gravità, ma la massa della stella è ancora così grande che la contrazione fa assumere alla materia una densità inconcepibile, fino a un valore critico di 10 elevato alla 14 g/cmc. In tali condizioni la materia subisce un’ulteriore trasformazione: elettroni e protoni si fondono per formare neutroni e l’intera massa di una stella si concentra in un corpo di soli 20 o 30 km di diametro.

Una stella a neutroni, molto piccola, e difficilmente osservabile otticamente, deve possedere un campo magnetico molto forte e per la sua origine deve anche ruotare su se stessa a elevata velocità, e l’energia che emette sullo spazio appare a chi l’osserva come una rapida pulsazione ritmica (pulsar). Se infine la massa originaria della stella supera di 5 volte quella del Sole, dopo la fase di supernova il collasso gravitazionale non trova più forze sufficienti a contrastarlo: la contrazione prosegue, la densità continua ad aumentare e si forma un corpo sempre più piccolo, circondato da un campo gravitazionale immenso. Questo prende il nome di buco nero; è un corpo molto piccolo che grazie alla sua potenza gravitazionale attrae a sè e fa sire ogni particella che si trovi nel suo raggio d’azione.


MOTI DELLA TERRA

-Rotazione, prove (Guglielmini e Foucault) - conseguenze (effetto di Coriolis, forza di Ferrel = 2vw senj; forma elissoide,  e alternarsi del dì e della notte)

-Rivoluzione, prove (analisi luce stellare, effetto Doppler alternativo)- conseguenze (diversa durata del dì e della notte- alternarsi delle stagioni; durata giorno solare differente da quella del giorno sidereo ( angoli con sole e stella)

MOTI MILLENARI:

MOVIMENTO DI VARIAZIONE DELL’ ECCENTRICITÀ’ DELL’ORBITA:

Pur mantenendosi uguale la distanza  perielio-afelio, mutano invece le distanze perielio-Sole e Sole-afelio. La differenza oscilla da un minimo di 1,5 milioni di km ad un massimo di 14 milioni di km (oggi è di circa 5 milioni di km) in un periodo di 92000 anni. Varia eccentricità, ora sta diminuendo.

Conseguenza: indebolimento e raffreddamento periodico delle temperature stagionali, soprattutto in connessione con la precessione degli equinozi.

NUTAZIONE DELL’ASSE TERRESTRE:

La forza di attrazione del Sole tende a disporre il piano dell’orbita lunare parallelo al piano dell’orbita terrestre. Le due orbite formano un angolo di 5° 8’. Questa azione provoca lo spostamento del piano orbitale della Luna con un periodo di 18,7 anni, a sua volta questa variazione del piano orbitale della Luna si traduce in una attrazione mutevole della Luna sul rigonfiamento equatoriale terrestre che provoca una variazione di posizione del piano equatoriale terrestre. Come conseguenza si verificano piccole oscillazioni dell’asse di rotazione con un periodo di 18,7 anni dette appunto nutazioni (chiamato anche ciclo lunare o metonico).

MOVIMENTO DI VARIAZIONE DELL’INCLINAZIONE DELL’ASSE TERRESTRE

L’ inclinazione dell’asse terrestre rispetto alla perpendicolare all’eclittica varia da 21° 58’ a 24° 36’ in un periodo di 40.000 anni circa. Conseguenza di ciò è un valore variabile di insolazione, sensibile soprattutto alle alti latitudini. Una inclinazione minore dell’asse terrestre conduce ad estati più fresche e inverni più miti, condizioni favorevoli allo sviluppo di ghiacciai.

MOVIMENTO DI VARIAZIONE DI DIREZIONE DELL’ASSE TERRESTRE

Le forze di attrazione del Sole e della Luna cercano di disporre il piano equatoriale terrestre parallelo al piano dell’eclittica.

Dato che la terra ruota attorno al proprio asse, questa azione deve combinarsi con le forze di attrazione luni-solare generando un moto conico dell’asse terrestre in senso orario. Il moto conico avviene con un periodo di 25.800 anni. Si sposta il piano equatoriale, ed ogni anno l’equinozio di primavera cadrà con un anticipo di 20 minuti (ruota così in senso orario la linea degli equinozi).

Altra conseguenza è che l’anno solare sarà più breve di 20 minuti dell’anno sidereo; e infine col passare degli anni il polo nord celeste sarà individuato da una stella diversa dalla Polare.

MOVIMENTO DI ROTAZIONE DELLA LINEA DEGLI APSIDI:

Per cause dovute all’attrazione degli altri pianeti, la linee degli apsidi si sposta gradualmente in senso antiorario con periodo di 117.000 anni. La linea degli equinozi ruota invece in senso opposto per cui  il tempo effettivo affinchè la linea degli equinozi compia un giro completo si abbrevia da


25.800 anni a 21.000 anni. Anno anomalistico 365g 6h 14m.

-MIGRAZIONE DEI POLI

CAUSE ASTRONOMICHE DELLE GLACIAZIONI:

-Le cause in realtà possono essere : fisiche, geografiche e astronomiche.

Quelle astronomiche si suddividono in :

-Periodo di minima inclinazione dell’asse terrestre rispetto all’eclittica (ogni 40.000 anni)

-Massima eccentricità dell’orbita, cioè perielio alla minima distanza dal Sole, che si verifica ogni 92.000 anni.

-Precessione degli equinozi tale da far cadere il semestre freddo a cavallo del perielio (ogni 21000 anni).

La prima riguarda tutto il pianeta, le altre due riguardano solo il nostro emisfero. La combinazione di questi tre fenomeni è causa delle glaciazioni. Sono state individuate 4 glaciazioni:

-GUNZ-MINDEL-RISS-WURM (ultimi 60.000 anni).

Probabilmente ce ne furono altre anche prima ma si sono perse le tracce perchè è facile che siano capitate nell’oceano.

                                                         

                                                           MISURA DEL TEMPO

-Giorno solare medio, ora e fusi orari

-Linea del cambiamento di data

-CALENDARIO:

  Nei tempi antichi (Romolo) l’anno fu suddiviso in dieci mesi, per una durata complessiva di 304 giorni. In seguito Giulio Cesare corresse tale divario introducendo un nuovo calendario nel 45 a.C. , di 365 giorni e le 6 ore che avanzavano venivano recuperate aggiungendo ogni 4 anni un giorno (anno bisestile).

L’anno del calendario giuliano (365g 6h) era però leggermente superiore a quello solare vero (365g 5h 48m 46s), la differenza è di 11m 14s. L’anno successivo iniziava quindi sempre con questo ritardo che con l’andar del tempo si fece sentire. Nel 1582 il ritardo raggiunse i 10 giorni. Nel 1582 Gregorio XIII stabilì un nuovo calendario detto appunto gregoriano. Per recuperare il ritardo si passò dal giorno 4 Ottobre al 15 Ottobre e per non ripetere più l’errore del calendario giuliano fu stabilito che, fermi restando gli anni bisestili, quelli secolari che dovrebbero essere tutti bisestili, rimanessero tali solo quelli divisibili per 400. E’ stato il 1600 e lo sarà il 2000

                           


 

 ALCUNI DATI NUMERICI:

-Distanza media Terra Sole (una U.A.):.149.600.000 km

-Distanza Sole-afelio:..152.106.000 km

-Distanza Sole-perielio:..147.094.000 km

-Eccentricità lineare:..2.506.000 km

-Eccentricità numerica:1/60 ovvero 0.01675

-Raggio medio del Sole:700.000 km

-Volume del Sole:. 1,412 x 10­18 kmc

-Densità media.1,41 g/cmc

-Rotazione del Sole dura 25 giorni all’equatore mentre al polo dura più di 30 giorni.

-Raggio terrestre equatoriale:..6.378.388 m

-Raggio polare:6.356.912 m

-Lunghezza circolo meridiano:.40.009.152 m

-Superficie della Terra:..510.100.000 mq

-Densità media della Terra:..5,52 g/cmc

-Volume della Terra:..1.083.319.780.000 kmc

-Parsec:.30900 x 10­9 km

-A.l.:..9463 x 10­9 km

-Un grado di latitudine medio:111,699 km

-Inclinazione asse terrestre rispetto all’eclittica:..23° 27’ 3”

-Velocità di rivoluzione in afelio:.29,3 km/s

-                                  in perielio:.30,3 km/s

- Raggio medio della Luna:..1.738 km

-Volume della Luna:.220 kmc

-Densità  della Luna:3,335 g/cmc

-Massa   della Luna:80 volte minore della Terra

-Gravità  della Luna:.1/6     di quella             

-Mese siderale (rivoluzione lunare):27g   7h   43m (pari alla rotazione)

-Mese lunare (calcolato sull’allineamento Terra-Sole):29g 12h   44m

-Mese draconico (due passaggi per lo stesso nodo):29g   5h    5m

-Mese anomalistico (due passaggi al periegeo):27g  13h  18m
                                                                  
CARTOGRAFIA

La carta geografica si definisce come una rappresentazione ridotta, approssimata e simbolica di tutta o di parte della superficie terrestre. Oppure come rappresentazione imetrica ed altimetrica di una determinata zona di terreno mediante segni convenzionali e secondo un determinato rapporto di riduzione.

LE CARTE GEOGRAFICHE SONO :

-Conformi, o ortometriche, se conservano inalterate le forme rappresentate rispetto a quelle reali.

-Isogoniche, o autogonali, se conservano inalterati gli angoli di rette qualsiasi con i meridiani e paralleli (reticolato geografico). Le sectiune conformi sono anche isogoniche ma non tutte le isogoniche sono conformi.[1]

-Equivalenti od autaliche se conservano inalterati i rapporti tra le superfici reali e quelle rappresentate.

-Affillatiche se alterano più o meno tutti gli elementi della rappresentazione. In questo tipo sono comprese le sectiune equidistanti o lineari che conservano le distanze lungo particolari linee.

Una carta non può possedere tutte e le caratteristiche ma solo due di esse.

SCALA DELLE CARTE:

La scala indica il valore di riduzione che è stato applicato alla carta , le scala può essere numerica (1:5000, 1:10.000, 1:100.000 ecc), oppure grafica (segmento diviso in parti che indicano i valori reali).

In base alla scala numerica le sectiune si possono classificare in:

-Piante (piani per le città e mappe per le camne) scale comprese fra 1:1 e 1:10.000

-sectiune topografiche: quelle con scale comprese fra 1:10.000 e 1:100.000

-sectiune corografiche: quelle con scale comprese fra 1:100.000 e 1:1.000.000

-sectiune generali: quelle con scale oltre gli 1:1.000.000

Le scale grandi sono quelle con numero basso e viceversa. Le sectiune inoltre possono essere: tematiche, fisiche, politiche e itinerarie.

PROIEZIONI GRAFICHE:

Le sectiune possono essere:

-Proiezioni prospettiche, o pure, o vere se il reticolato geografico della carta è stato ottenuto solamente su basi geometriche cioè con una vera e propria proiezione del reticolato geografico terrestre su una superficie.

-Proiezioni modificate se il reticolato geografico della carta è stato ottenuto modificando per via matematica qualche elemento delle proiezioni prospettiche.
-Proiezioni convenzionali se il reticolato geografico della carta è stato ottenuto esclusivamente con calcoli matematici per ottenere qualche proprietà (equivalenza, isogonia, conformità)

Si chiama trasformata la rappresentazione sulla carta di una linea sul globo terrestre, il reticolato geometrico della carta è quindi costituito dall’insieme delle trasformate dei paralleli e dei meridiani.

PROIEZIONI PROSPETTICHE VERE

Prendono i vari nomi a seconda del quadro usato nella proiezione.

-Piane se il quadro di proiezione è un piano

-Cilindriche se il quadro di proiezione è un cilindro, in particolare si dice diretta se l’asse del cilindro è coincidente con quello terrestre (in sostanza il cilindro è tangente all’equatore), oppure inversa se l’asse del cilindro è normale a quello del globo.

-Coniche se il quadro è un cono, esse sono sempre dirette

E poi ci sono le multiple, policentriche o poliedriche , policilindriche e policoniche.

In relazione alla posizione che può assumere il piano ausiliario, le proiezioni prospettiche possono essere:

-Polari se il piano è perpendicolare all’asse terrestre e tangente il globo.

-Meridiane se il piano è parallelo ad un meridiano e tangente il globo, sono dette anche equatoriali se hanno come punto di tangenza l’equatore.

-Azimutali, oblique se il piano è tangente il globo in una posizione qualsiasi.

Essendo vere devono avere un punto di proiezione che le distingue a seconda della sua posizione in:

-Centrografiche o gnomoniche se il punto di proiezione è nel centro del globo.

-Stereografiche se il punto è posto sulla superficie terrestre all’antipodo del punto di tangenza del quadro.

-Scenografiche, con il centro di proiezione al di fuori del globo, ad una distanza variabile ma ben definita.

-Ortografiche, con il centro di proiezione a distanza infinita.

PROIEZIONE CENTROGRAFICA PIANA POLARE:

  E’ facile comprendere come tutti i meridiani siano delle rette che si intersecano nel punto di tangenza (polo) mentre i paralleli sono delle circonferenze che si allontanano tra loro sempre di più man mano che ci si allontana dal punto di tangenza. Queste proiezioni non sono nè equivalenti nè isogoniche ma godono della proprietà che ogni circonferenza massima sulla superficie terrestre viene rappresentata sul quadro come una retta; ciò vuol dire che per determinare la distanza tra due punti è sufficiente tracciare il segmento che li unisce e si otterrà, tramite la scala la distanza effettiva senza variazioni o rischio di errore.

                     

PROIEZIONE STEREOGRAFICA PIANA POLARE o antica di Tolomeo:

Questa proiezione è la più interessante e gode delle seguenti proprietà:

1) L’angolo formato da due direzioni qualsiasi uscenti da un punto del globo è uguale a quello delle loro rappresentazioni sulla proiezione (la carta è perciò isogonicha)

2)Ogni circonferenza massima (o minore dei paralleli) sul globo si trasforma in una circonferenza sulla proiezione. Tale proiezione perciò conserva il percorso lossodromico.

E’ facile risalire alla forma del reticolato geografico che mostra i meridiani come segmenti di lunghezza finita tutti intersecantesi in un  punto (polo) ed i loro paralleli come circonferenze che si allontanano sempre di più tra loro a procedere verso l’esterno del punto di tangenza.

 


       


PROIEZIONE CILINDRICA CENTRALE DIRETTA:

Il quadro è un cilindro tangente l’equatore e cioè con l’asse coincidente con l’asse terrestre. Il centro di proiezione è al centro della Terra. E’ facile comprendere come il reticolato geografico, una volta sviluppato il cilindro su un piano, sia costituito da meridiani sempre rettilinei, di lunghezza infinita (non è possibile proiettare i poli), equidistanti tra loro. I paralleli sono invece segmenti ortogonali ai meridiani che si allontanano tra loro sempre di più a procedere dall’equatore alle alte latitudini. La carta è equidistante per l’equatore e le sue immediate vicinanze, per il resto non ha particolari proprietà, però da questa Mercatore ottenne la modificata che è molto utile.


PROIEZIONE CILINDRICA PURA ORTOGONALE DIRETTA o di Lambert:

Costruita nel 1770-l780 va sotto il nome di proiezione equivalente di Lambert. In essa il punto di vista è un punto mobile all’infinito giacente sul piano del meridiano che si proietta, in direzione normale all’asse del cilindro. Oppure, tutti i punti dell’asse terrestre sono punti di proiezione contemporanea. I meridiani sono equidistanti tra loro. I paralleli si avvicinano procedendo dall’equatore verso le alte latitudini. La carta è equivalente, nella proiezione di Lambert ogni zona ha come base l’arco di equatore fra i meridiani e come altezza la reale altezza della zona sul globo trattandosi di una proiezione


    ortogonale .Oltre a quella dell’equivalenza non ha altre proprietà, essa è usata soprattutto per costruire sectiune tematiche dell’intera superficie       

terrestre oppure sectiune geografiche di zone vicino all’equatore.



PROIEZIONE CILINDRICA CENTRALE INVERSA:

Il cilindro di proiezione è tangente lungo un meridiano con asse giacente sul piano dell’equatore. Lo sviluppo del cilindro su un piano mostra che i meridiani sono generalmente delle ellissi (il meridiano di tangenza è un segmento rettilineo) mentre i paralleli sono delle linee “gobbe”. Questo tipo di proiezione in pratica non è usata mentre è importantissima una sua variazione in modo da rendere la carta conforme (carta di Gauss) che viene applicata alla cartografia italiana.

PROIEZIONI CONICHE PURE:


Ci sono i paralleli standard con basse deformazioni. Queste rappresentazioni si usano per sectiune che vanno  però a NORD e a SUD dei paralleli standard.

PROIEZIONI MODIFICATE:

PROIEZIONE ISOGONA DI MERCATORE (eseguita nel 1569 dal cartografo olandese Kramer soprannominato Mercatore):

E’ stata ottenuta modificando il reticolato geografico della proiezione cilindrica centrale diretta. Si immagini di proiettare dal centro del globo i meridiani sul cilindro tangente all’equatore e si otterranno come proiezioni delle rette parallele fra loro e perpendicolari alla proiezione dell’equatore. Gli intervalli fra i meridiani sono costanti. Per quanto riguarda i paralleli, per ottenere la proprietà della conformità, occorre che il rapporto fra 2 elementi lineari presi sul globo stesso sia uguale a quello fra i 2 elementi corrispondenti della rappresentazione. E’ evidente che sul globo gli archi di paralleli compresi fra



due meridiani diventano sempre più piccoli con l’aumentare della latitudine mentre sulla rappresentazione gli stessi archi di parallelo rimangono costanti in quanto abbiamo visto che i meridiani sono rettilinei ed equidistanti. Per far sì che il rapporto esistente sul globo fra un archetto di meridiano ed un archetto di parallelo, uscenti da uno stesso punto, si conservi nelle proiezione, restando costante come visto l’arco di parallelo , occorrerà ampliare convenientemente l’arco di meridiano al crescere della latitudine. Di conseguenza si ottiene un reticolato geografico che mostra i paralleli sempre più distanziati con la latitudine. Nella carta di Mercatore le linee lossodromiche (quelle che formano angoli costanti con il reticolato geografico), sono rappresentate da rette, sul globo invece sono delle spirali convergenti al polo. Questa carta è usata per la navigazione perchè per trovare la rotta più breve tra due punti basterà tracciare un segmento, se non è la più breve è sicuramente la più facile.

PROIEZIONE CONICA SEMPLICE  DI TOLOMEO:

E’ una proiezione conica modificata che si ottiene immaginando di proiettare i meridiani dal centro del globo sul cono mentre i paralleli si immaginano riportati sul cono secondo sezioni normali a questo in modo tale che le loro distanze reciproche misurate lungo le generatrici del cono siano le stesse di quelle sul globo terrestre misurate lungo i meridiani. In altri termini, i paralleli non vengono ottenuti con il criterio della proiezione ma posizionati ad intervalli opportuni. Questa proiezione è solo equidistante lungo i meridiani ed è adatta solo per medie latitudini (vicino al piano di tangenza del cono).

PROIEZIONE CONICA DI BONNE:

E’ il tipo di proiezione usata per la rappresentazione della Carta d’Italia del 1889 e in Francia nel 1878. E’ una carta equivalente, conserva i paralleli come nella Carta conica semplice di Tolomeo mentre i meridiani si ottengono riportando le distanze reciproche dei meridiani sul globo, alle diverse latitudini, lungo i paralleli già tracciati per cui i meridiani risultano delle curve.

PROIEZIONE CONICA CONFORME DI LAMBERT:


In questa proiezione il cono interseca il globo su due paralleli invece che su uno solo, il vantaggio consiste nel fatto che quando la spaziatura fra i paralleli è modificata in modo da rendere la carta conforme, la scala subisce con la latitudine una variazione minore di quanto non avvenga in una carta di proiezione conica tangenziale. I paralleli sono archi e i meridiani sono rette.

PROIEZIONI CONVENZIONALI

PROIEZIONE SINUSOIDALE DI SANSON-FLAMSTED:

E’ importante perchè fu usata questa proiezione per costruire la prima cartografia italiana del territorio nazionale. Per stabilire il reticolato geografico di un emisfero si stabilisce un segmento verticale che rappresenta il meridiano di origine il cui sviluppo viene riportato in scala. Nel suo punto di mezzo si traccia una perpendicolare e lungo questa si riporta lo sviluppo del semiequatore, metà per parte. Si suddivide

quindi il segmento che rappresenta lo sviluppo del semimeridiano di origine in tante parti uguali alla distanza che rappresenta la distanza tra parallelo e parallelo sulla superficie terrestre. In corrispondenza di ciascun punto così determinato si riporta perpendicolarmente al semimeridiano di origine la lunghezza dei corrispettivi archi di parallelo, metà per parte. Su questi si riportano i punti di intersezione dei vari meridiani che possono essere così ricostruiti e che risultano di forma sinusoidale. La rappresentazione risulta così equidistante lungo il meridiano di origine e lungo tutti i paralleli. Essa è inoltre equivalente poichè ogni maglia di ura trapezoidale ha base ed altezza in proporzione a quelle del globo. Un problema che si poneva però era quello di unire i vari fogli, ma questo difetto fu sistemato da Gauss-Boaga. Queste sectiune vennero chiamati Fogli e furono individuati con dei numeri. Ogni Foglio fu suddiviso in 4 parti dette Quadranti indicate con numeri romani in senso orario. Ogni Quadrante fu a sua volta suddiviso in 4 Tavolette indicate dai punti cardinali. Per ovviare all’inconveniente di non poter unire due fogli l’Istituto Geografico Militare Italiano (I.G.M.I.), che cura la compilazione della cartografia italiana ha iniziato una nuova cartografia introducendo il reticolato chilometrico (con maglie di 1 km di lato) secondo lo schema della rappresentazione conforme di Gauss.

PROIEZIONE CONFORME DI GAUSS:

Dagli americani è chiamata U.T.M. (Universal Trasvers Mercator Proiection), perchè assomiglia a quella di Mercatore ma non ha niente in comune con essa. In questa carta la costruzione dei meridiani e paralleli è ottenuta con formule matematiche in modo da renderla conforme. Cilindro è tangente ad un meridiano, la sua trasformata è rettilinea, lungo questa la carta è anche equidistante. La trasformata del meridiano di tangenza è presa come asse delle y. L’equatore reso rettilineo è considerato asse delle x. Gli altri meridiani e paralleli sono sempre perpendicolari tra loro.

ADATTAMENTO DELLA PROIEZIONE DI GAUSS ALLA CARTOGRAFIA ITALIANA.

Spetta al prof. Boaga, studiò un modo per ovviare agli inconvenienti dovuti alla cartografia di Sanson-Flambert e perciò prese il nome di Gauss-Boaga.

Boaga ha stabilito di dividere il territorio italiano in 2 fusi cartografici di 6° di longitudine ciascuno. Il fuso cartografico è la superficie terrestre limitata da 2 meridiani. I due fusi furono chiamati OVEST  ed EST in quanto si trovano ad ovest e a est del meridiano che passa per Roma (M.Mario) Essi hanno i loro meridiani centrali rispettivamente alle longitudini di 9° e 15° di Greenwich.

Siccome la longitudine del meridiano di Roma, al quale era riferita la vecchia cartografia in proiezione di Sanson-Flamsteed, era di 12° 27’ 08,40” Est  per poter sfruttare le vecchie rappresentazioni si sarebbe dovuta spostare la squadratura dei due fusi in maniera tale che il loro meridiano di separazione non fosse 12° Est, come indicato da Boaga, ma 12° 27’ 08,40” Est come voluto da Sanson-Flamsteed.

si è preferito conservare la suddivisione di sanson Flamsteed e tener presente che in questo caso la longitudine del meridiano di separazione dei due fusi non risulta più 12° bensì 11°57’ 08,40” Est e cioè 12° 27’ 08,40”-30’ che è l’estensione in longitudine di un foglio. Nell’intervallo fra 11° 57’ 08,40” e 12° 27’ 08,40 “ si è considerata una zona di sovrapposizione fra i due fusi e si è eseguita la sua rappresentazione cartografica rispetto ad entrambi i fusi stampandola ciascuna sopra 1 delle due facce del foglio di carta.
APPLICAZIONE DEL SISTEMA GAUSS-BOAGA ALLA CARTOGRAFIA ITALIANA

In campo internazionale si è pensato di estendere il sistema di proiezione studiato da Gauss-Boaga a tutto il globo terrestre e si è chiamata  Proiezione conforme Universale Trasversa di Mercatore perchè assomiglia ad una proiezione cilindrica inversa studiata da Mercatore.

Si è quindi diviso il globo in 60 fusi cartografici di ampiezza in longitudine  di 6°. Essi sono individuati da numeri arabi. Il fuso 1 è quello che ha come meridiano occidentale l’antimeridiano di Greenwich, gli altri sono numerati in ordine crescente ed in senso antiorario. L’ Italia è compresa entro i fusi 32,33,34. L’ ampiezza di un fuso all’ equatore (6° long.) è pari a circa 700 km. Per una migliore suddivisione della superficie del globo sono state introdotte le fasce che sono le superfici comprese entro due paralleli distanziati di 8° di lat. Sono state introdotte 10 fasce nell’ emisfero Nord e 10 nell’ emisfero Sud coprenti quindi un’ ampiezza di 80° di lat. Nord e Sud. Le fasce sono indicate con delle lettere maiuscole ad iniziare da Sud verso Nord. L’ Italia è compresa tra le fasce S e T. Una fascia è ampia circa 900 km. Un fuso che interseca una fascia determina un quadrilatero che si chiama zona la quale sarà distinta dal numero del fuso e dalla lettera della fascia. Con l’ introduzione del reticolato chilometrico, la posizione di un punto viene determinata quindi dalla sua distanza dall’ equatore e dal meridiano centrale del fuso. Per non avere valori negativi, il meridiano centrale di tutti i fusi assume il valore convenzionale di 500 km. La zona è ancora troppo grande e quindi essa si scompone ancora in quadrati di 100 km di lato individuati da altre lettere maiuscole indipendenti da quelle delle fasce.

In sostanza l’ Italia consta di 285 sectiune alla scala di 1:100.000 dette fogli, ciascuno di essi copre un’ area di 30’ in longitudine per 20’ in latitudine, che in media corrisponde a circa 1500 kmq. Ogni foglio è a sua volta suddiviso in 4 parti uguali dette quadranti, ingrandite ognuna alle dimensioni grafiche di un foglio, in modo da assumere la scala 1:50.000; ciascun quadrante comprende un’ area di 15’ in long. e 10’ in lat. (una media di 375 kmq). A sua volta ogni quadrante è suddiviso in ulteriori 4 tavolette, ingrandite anch’ esse allo stesso modo, in scala 1:25.000 e ciascuna di esse copre un’ area di 7’ 30” in long. per 5’ in lat. (area di 96 kmq circa).
TERRA

TEORIE DELL’ EVOLUZIONE TERRESTRE

-Attualismo (Lyell) che si oppone al Catastrofismo di Cuvier.

INTERNO DELLA TERRA

Per prima cosa va detto che la densità media è di 5,52 g/cmc, e visto che la densità media della crosta è di circa 2,7 g/cmc si deduce che la Terra al suo interno presenti una densità molto maggiore (circa 7,6 g/cmc), e quindi si pensa sia costituita da nichel e ferro che hanno un’ elevata densità.

GOLDSCHMIDT ha proposto la seguente ipotesi sulla costituzione terrestre:

-Sial (40-70 km) densità 2,7-2,8; silicati di Al,Na,K.

-Discontinuità di Moho

-Sima (1.000 km) densità 3,6-4; silicati di Mg,Fe,Ca.

-Osol (1.900 km) densità 5,6; ossidi e solfuri di metalli.

-Nife (3.000 km) densità 8; ferro al 90 % e Ni.

Una seconda ipotesi più recente basata su dati geofisici ricavati dai terremoti :

-Crosta (40-60 km)

-Discontinuità di Moho

-Mantello superiore e inferiore (2.900 km)

-Discontinuità di Gutemberg

-Nucleo esterno, fluido (1.380 km)

-Discontinuità di Lehman

-Nucleo interno, solido (1.225 km)

TEORIA DEL RITTMANN:

La Terra al di sotto di 2.900 km (sotto mantello) è costituita da materia solare indifferenziata non degassata ed a viscosità altissima essendo sottoposta ad altissime pressioni.

Tutte le teorie comunque partono dal presupposto che la densità aumenti con l’ aumentare della profondità e ciò è spiegabile pensando al processo di differenziazione gravitativa. Esso consiste nel fatto che in una massa rocciosa fusa i minerali che si formano per primi per il raffreddamento sono anche quelli più pesanti per cui affondano e sopra di essi si depositano i successivi, più leggeri.

In ogni caso le teorie trovano conferma indiretta studiando la composizione delle meteoriti che si suppongono frammenti di corpi celesti simili alla terra, esse possono essere di 3 tipi:

-Olosideriti, Fe e Ni (nucleo terrestre).

-Mesosideriti Mg, Fe, Ni (mantello terrestre)

-Asideriti, silicati di Al (crosta terrestre).

CRONOLOGIA GEOLOGICA

L’ età di una roccia può essere determinata da una cronologia relativa o assoluta .

La cronologia relativa si limita a riconoscere che una data roccia è più antica di altre e più recente di altre ancora; non se ne dà, quindi, un’ età in anni. Alcuni semplici criteri, come quello che in un pacco di rocce sedimentarie gli strati in basso sono più antichi di quelli superiori, hanno permesso di ricostruire una precisa successione di forme rocciose; innumerevoli confronti hanno permesso di arrivare a una scala stratigrafica generale che permette di riassumere i moduli della Terra pur senza conoscerne l’ età in anni.

NEOZOICA, CENOZOICA, MESOZOICA, PALEOZOICA, ARCHEOZOICA.

L’ attribuzione di una roccia ai vari moduli viene fatta tramite rapporti geometrici oppure con lo studio dei fossili.

Nel caso della cronologia assoluta, invece si procede a una misura in anni dell’ età di una roccia con un cronometro: la disintegrazione degli isotopi radioattivi di alcuni elementi.

I due sistemi di datazione, relativa e assoluta, pur basati su metodi e criteri molto diversi sono andati via via integrandosi e attualmente gli intervalli della scala stratigrafica sono tutti definiti anche con le età assolute dei loro limiti inferiore e superiore (vedi Accordi . 264-265).

ELEMENTI STRUTTURALI DELLA CROSTA TERRESTRE

Le vicende geologiche hanno conferito alla superficie terrestre un aspetto vario:

-Zone continentali tabulari.

-Aree di frattura (fosse tettoniche)

-Zone montuose di corrugamento.

-Geosinclinali

-Fondi oceanici.

-Montagne vulcaniche.

 

Zone continentali tabulari

Sono forme morfologiche pianeggianti che comprendono gli scudi, costituiti da rocce cristalline e i tavolati, costituiti da rocce sedimentarie. Gli scudi sono la fase finale dell’ erosione delle montagne, mentre i tavolati sono formazioni sedimentarie che si affiancano agli scudi, sono più recenti di essi però comunque sono molto antichi e continentali e di mare basso. Scudi e tavolati rappresentano la parte più antica della crosta continentale. (vedi Accordi)

Aree di frattura

Esistono delle zone depresse della superficie terrestre determinate da sistemi di faglie dirette, tali strutture sono lo fosse tettoniche o graben (vedi Accordi per i disegni 239-240).

Zone montuose di corrugamento

Durante la storia della Terra ebbero luogo complessi fenomeni che portarono alla formazione di catene di montagne a pieghe (dalle geosinclinali), questo processo si chiama orogenesi. Le Alpi si formarono nel Permo-Carbonifero (vedi Accordi per dettagli . 266-267)

Geosinclinali

Sono delle depressioni del fondo marino, normalmente confinanti con i continenti, soggette ad un lento sprofondamento del fondo che viene però compensato dall’ accumulo di materiali provenienti dall’ erosione continentale; sedi delle future catene di montagne e pieghe. Se la massa che proviene dall’ erosione dei continenti supera l’ entità della subsidenza le geosinclinali si riempiono ed il fondo emerge dal mare.

Fondi oceanici

La morfologia dei fondi oceanici sembra meno accidentata di quella delle terre emerse. dai fondi oceanici sorgono le isole oceaniche che non hanno nessun legame con eventuali vicini continenti (natura vulcanica o corallina) e le isole continentali che sono invece progini continentali emerse.

I rilievi sommersi si chiamano:

BACINI: depressioni tondeggianti delimitata da elevazioni periferiche.

FOSSA: depressione stretta ed allungata, con versanti ripidi.

DORSALI: lunga e larga elevazione del fondo oceanico con o senza diramazioni laterali.

DOSSO: rilievo tipo dorsale ma di minori dimensioni.

PLATEA: ampia ed estesa pianura sopraelevata ed a contorno subcircolare.

SOGLIA: rilievo a forma di sella da cavallo posto fra due terre emerse laterali.

Piattaforma continentale

Costituisce la base che orla i continenti, unendoli talvolta tra loro, e che si estende fino ad una profondità media di circa 200 m sotto il livello del mare, essa è parte integrante dei continenti. Se il livello del mare si alzasse di 200 m avremmo un aumento delle terre emerse pari al 19 % (attualmente la percentuale di terre emerse è del 30%), un ulteriore abbassamento fino a 2000 m comporterebbe un’ aumento ulteriore solo del 3 %. Ciò sta a significare che non esistono sulla superficie terrestre grandi fosse o comunque profondità enormi.

Montagne vulcaniche

I vulcani attivi subaerei sono 370 circa e quelli sottomarini circa 80. La loro distribuzione è legata alle zone instabili della crosta terrestre.

                                                CARATTERISTICHE DELLA CROSTA TERRESTRE

Noi viviamo sulla Litosfera che è lo strato superiore della crosta, essa si presenta molto irregolare con deformazioni di vari tipi: -montagne -depressioni -faglie ecc

E’ importante anche studiare la deriva dei continenti, il chè ci permette di ricostruire la loro storia e il loro percorso compiuto nel tempo. Infatti in origine esisteva solo un ammasso unico di terre chiamato pangea circondato totalmente da un unico mare: pantalassa. Questo studio ci permette di dire come i continenti si siano allontanati l’ uno dall’altro e come si muovano tuttora usando vari metodi come ad esempio rilevamenti geologici (fossili, rocce) i quali si confrontano tra di loro e se si trovano elementi in comune tra due continenti è facile che questi un tempo erano uniti. La crosta è suddivisa in tante placche che sono in continuo movimento così come gli strati interni della Terra proprio perchè essi galleggiano su un fluido. Caratteristica di queste placche sono le faglie che possono essere: dirette, compressionali o trasformi (per i disegni vedi Accordi). Con il movimento di queste placche c’ è collisione tra di loro e conseguente corrugamento di esse (placche compressionali), oppure se esse si allontanano si formano le placche dirette. Le placche trasformi sono una specie di rigonfiamento della crosta responsabili della formazione delle dorsali, esse sono accomnate anche da rift. Conseguenza ulteriore potrebbe essere la fuoriuscita di magma e il graduale formarsi dei vulcani. Vedi inoltre  facies sull’ Accordi.

IL MARE

CARATTERI CHIMICO-FISICI DELL’ ACQUA  MARINA

L’ acqua del mare contiene praticamente tutti gli elementi esistenti in natura in vari gradi di concentrazione. Essa è una soluzione in cui le molecole dei vari sali si trovano dissociate in ioni positivi e negativi.

L’ acqua marina delle grandi masse oceaniche, cioè quella che non risente delle modificazioni dovute agli apporti idrici provenienti dai continenti, ha la straordinaria proprietà che pur variando la concentrazione totale dei sali disciolti in essa a seconda dei luoghi, i componenti principali mantengono tra di loro rapporti praticamente costanti per cui,. determinata la concentrazione di un elemento risulta determinata anche quella di tutti gli altri. La salinità è il peso in grammi di tutti i sali esistenti in 1 kg di acqua:

Salinità = 0,03 + 1,805 Clorinità.

GENESI DEI SALI MARINI

Non ancora risolto è il problema della genesi dei sali marini. Essi non possono provenire totalmente dalle acque fluviali che si immettono nei mari perchè queste hanno una costituzione completamente diversa. poderosa sorgente di sali marini sono le eruzioni vulcaniche sottomarine  ma prima ancora di questo arricchimento i mari primordiali dovettero ricevere i loro sali per un fenomeno di segregazione magmatica quando la Terra era ancora una massa fusa in via di raffreddamento; la genesi dei sali marini è quindi di triplice natura (magmatica, vulcanica e terrigena). Raggiunta una certa concentrazione il mare regola da solo la costanza della composizione attraverso complessi giochi di equilibri chimici e biologici.

GAS DISCIOLTI

I gas possono sciogliersi completamente nell’ acqua oppure possono reagire con essa.

Leggi che regolano l’ assorbimento dei gas nell’ acqua

1) La quantità di gas assorbita è proporzionale alla pressione del gas, però il liquido assorbe un volume costante di gas poichè il volume è inversamente proporzionale alla pressione.

2) Quando a contatto con il liquido vi sono più gas insieme, ognuno di essi è assorbito in proporzione diretta alla pressione parziale esercitata da quel gas sul liquido.

Le acque di mare hanno inoltre altre due importanti proprietà che la rendono un volano termico:

-Elevatissima capacità termica cioè una gran quantità di calore necessario per far variare la temperatura, essa è circa il doppio di quella delle terre emerse.

-Trasmissione di calore per conone e non per conduzione che ne permette la diffusione fino a 200 m di profondità.

Il riscaldamento delle acque è dovuto ai raggi del Sole e il raffreddamento all’ evaporazione e agli scambi convettivi con le altre acque. L’ escursione termica del mare diurna non super i 3/10 °C ed è ancora più bassa alle alte latitudini.

DENSITA’ E PUNTO DI CONGELAMENTO

La densità è un fattore fisico di estrema importanza per le acque marine dal quale dipendono alcuni tipi di correnti o, più in generale, i movimenti  all’ interno della massa d’ acqua.

Per l’ acqua di mare a salinità del 35% e 0°C la densità assoluta è 1,028 g/cmc, la densità dell’ acqua pura varia con la temperatura ed è massima a 4° C. Più le acque sono salate più è bassa la temperatura di massima densità. All’ aumentare della concentrazione salina diminuisce la temperatura di congelamento; con salinità del 24,69% le temperature di congelamento e di max densità coincidono (-l,33°C). Questi giochi fra salinità e temperatura di massima densità danno origine ad un differente comportamento delle acque durante la formazione dei ghiacciai marini. Con densità inferiore al 25% le acque superficiali rese più dense con il raffreddamento si affondano ed i moti discendenti proseguono fino a chè la colonna d’ acqua ha raggiunto tutta la massima densità. Raffreddando ancora, in superficie rimangono acque più fredde ma meno dense fino a chè comincia il congelamento che separa sali dall’ acqua che gela, si forma quindi in superficie uno strato salato e uno più freddo.

STRATIFICAZIONI  TERMICHE

-Stratificazione anaterma, la temperatura diminuisce regolarmente dall’ alto al basso.

-Stratificazione cataterma, temperatura aumenta dall’ alto verso il basso

-Stratificazione eteroterma, temperatura aumenta e diminuisce con la profondità

-Stratificazione omeoterma, temperatura costante

CORRENTI  MARINE

Le correnti si misurano con particolari strumenti detti correntometri che sono in grado di fornire la direzione, il verso e la velocità della corrente in un punto, e quindi la corrente si rappresenta con un vettore.

-Principio di continuità e portata costante.

Correnti termoaline

Sono quelle generate da differenti temperature e salinità delle acque e quindi, in definitiva, di densità. La pressione in un punto di una massa liquida è rappresentata dal peso della colonna d’ acqua sovrastante a quel punto ed avente sezione unitaria. In condizioni reali (acque non omogenee), le superfici isobare non coincidono con le superfici equipotenziali. Un fascio di superfici isobare taglierà una superficie equipotenziale secondo linee dette isobariche; considerando la densità delle acque si otterranno anche altre linee dette isopicne. Le linee isobariche o isopicne una volta tracciate mostrano anche il rapporto tra la differenza di pressione o di densità fra due punti e la loro distanza misurata ortogonalmente alle curve. Le acque quindi si muoveranno seguendo questi gradienti ed andando da valori superiori di densità pressione verso valori inferiori; influirà anche la forza di Coriolis.

Correnti di pendio

Sono correnti dovute semplicemente a differenze di quota di superfici marine.

 

Correnti di pura deriva

Sono le correnti generate dal vento per attrito radente e per spinta sui fianchi delle onde senza che il livello marino sia a differenti quote. L’ acqua si muove a una velocità che è pari al  2%  di quella del vento, inoltre hanno le seguenti caratteristiche:

-La direzione della corrente in superficie non coincide con quella del vento che la genera ma forma con essa un angolo in senso orario nell’ emisfero Nord e antiorario in quello Sud.

-Aumentando la velocità del vento decresce l’ angolo della direzione della corrente.

-La velocità dell’ acqua è proporzionale a quella del vento.

-Negli strati sottostanti d’ acqua decresce progressivamente la velocità della corrente ed aumenta la deviazione angolare di scorrimento rispetto a quella superficiale.

-Ad una certa profondità (50-200 m) le velocità sono molto piccole, la deviazione angolare è di 180° rispetto a quella superficiale. E’ presente una controcorrente. Tale strato è detto di Ekmann e le direzioni di spostamento sulla verticale prendono il nome di spirale di Ekmann.

LE ONDE

Un’ onda può essere rappresentata da una curva sinusoidale in cui:

l=lunghezza d’ onda- a= ampiezza- l / a/2= curvatura- T = periodo- 1/T = n = frequenza- lv = velocità

CLASSIFICAZIONE DELLE ONDE MARINE

1) Secondo le forze che le producono

     -di gravità

-capillari, causa la tensione superficiale del liquido.

-di marea, causa la marea.

-di sfregamento, causa il contatto fra due liquidi in movimento relativo.

2) Secondo la causa diretta che le produce

-onde eoliche, causa il vento

-onde sismiche, i terremoti

-onde di scia, i natanti

3) Secondo la durata d’ azione delle forze produttrici.

-onde forzate, quelle che si muovono intanto che perdura l’ azione che le ha generate.

-onde libere, onde d’ inerzia, posteriori all’ azione che le ha generate.

4) Secondo la dislocazione delle particelle d’ acqua

-onde progressive, il movimento è solo del profilo dell’ onda mentre le particelle descrivono orbite       circolari chiuse.

-onde di traslazione, le particelle si spostano in una direzione

-onde stazionarie, non c’ è progressione del profilo ma solo una sua oscillazione.

5) Secondo l’ altezza della zona di formazione

-onde superficiali  - onde eoliche.

-onde interne o di sfregamento.

6) Secondo il senso di proazione

-a 2 dimensioni o cilindriche, se hanno un solo senso di proazione.

-a 3 dimensioni, se hanno più sensi di proazione.

7) Secondo la frequenza o la ripetizione

-onde solitarie, generate da un impulso unico

-onde periodiche, più onde associate

8) Secondo le dimensioni geometriche (rapporto tra l /a  e la profondità dell’ acqua

-onde corte,   rapporto maggiore della profondità

-onde lunghe,             minore                  

Esaminando onde che si proano su fondali molto profondi e provocate dal vento ci accorgiamo che fino a una velocità del vento di 1 m/sec non accade nulla. Oltre questa velocità critica cominciano ad apparire le prime increspature a 3 dimensioni, si spostano con circonferenze concentriche, poi crescono progressivamente e si trasformano in onde a 2 dimensioni in quanto le più alte assorbono le minori, le onde si orientano trasversalmente al vento. Cresce l’ altezza e la lunghezza d’ onda ed il profilo è asimmetrico; questa crescita dipende da 2 fattori: i filetti di vento si deformano la velocità dell’ aria è maggiore sulle creste e inferiore in corrispondenza delle valli, inoltre sul lato sottovento si generano dei moti turbolenti dell’ aria che provocano una resistenza all’ avanzamento della parte dell’ onda sottovento, le onde aumentano la velocità che però non raggiungerà mai quella del vento; a velocità elevate la cresta dell’ onda si rovescia e da origine a schiume. Una volta cessato il vento cessa la causa generatrice e l’ onda avanza per inerzia.

RIFRAZIONE DEL MOTO ONDOSO

Quando i treni d’ onda giungono sui bassi fondali di profondità pari a l /2 , questa influenza del fondale produce non solo un più marcato spostamento orizzontale dell’ acqua, ma fa anche incurvare le onde e finisce per renderle quasi parallele alla costa.

DIFFRAZIONE DELLE ONDE

Quando le onde incontrano un ostacolo, le creste si proano a ventaglio a partire dall’ estremità dell’ ostacolo.

RIFLESSIONE DELLE ONDE

Quando incontrano un ostacolo rimbalzano tornando indietro con lo stesso angolo di incidenza.

Onde in acqua alta: La teoria di GERSTNER vuole che il movimento delle particelle in un’ onda sia circolare con raggi delle orbite che progressivamente diminuiscono a procedere verso il fondo. La teoria di STOKES invece considera il movimento delle particelle d’ acqua non come perfettamente circolare ma secondo circonferenze aperte per cui si ha un debole movimento di trasporto delle particelle in una direzione.




Onde in acqua bassa: Le traiettorie delle particelle non sono circolari o subcircolari ma ellittiche, con orbite sempre più ridotte e schiacciate a procedere verso il fondo dove il movimento è rettilineo, di andata e ritorno.

ONDE STAZIONARIE

Sono paragonabili alle vibrazioni della corda di una chitarra, cioè quando esse incidono con un angolo di 90° tornano indietro sulla stessa direzione di andata e si generano onde stazionarie; in questo caso troviamo i nodi che separano le creste e le valli che sono fisse.

ONDE PARTICOLARI

Calema: Sono onde lunghe, regolari, libere che giungono ad intervalli regolari sulle coste africane atlantiche

Onde di maremoto: Sono provocate dai sismi subacquei. Possono essere semplici vibrazioni con altezze d’ onda modestissime, lunghezza d’ onda enormi fino a 240 km e velocità elevatissime (700 km/h) quando sono al largo. Si chiamano anche tsunami.

Mascaretto: Sono onde di risalita degli estuari a forma di imbuto e con fondali decrescenti verso monte che presentano alla foce forti maree. La forza del fiume si oppone inizialmente alla marea che monta generando un gradino d’ acqua che cresce in altezza. Quando si rompe l’ equilibrio, le acque marine si riservano come un muro nel corso d’ acqua e lo risalgono per molti chilometri.

Onde interne: Si sviluppano quando esistono 2 strati d’ acqua con caratteristiche diverse sovrapposti ed in movimento relativo. Sulla superficie di contatto si sviluppano delle onde che non sono visibili in superficie e che si manifestano solo con minori o maggiori resistenze all’ avanzamento dei natanti. Tali onde possono anche essere generate dai natanti stessi quando la profondità del pescaggio è compatibile con quella della superficie di separazione degli strati d’ acqua.

    

MAREE

Le maree sono quel movimento di salita e discesa delle acque marine che avviene durante il giorno. Questi movimenti sono abbastanza regolari per cui in un intervallo di tempo di 24h 50m si assiste normalmente al succedersi di 2 flussi e 2 riflussi.

Già questo fatto mostra una connessione fra le maree e la Luna, perchè anch’ essa culmina per due volte successive per lo stesso punto nello stesso intervallo di tempo (giorno lunare), i due eventi hanno lo stesso periodo ma non è detto che capitino contemporaneamente. Lo stabilimento di porto è appunto la differenza di tempo che intercorre tra l’ arrivo dell’ alta marea e la culminazione della Luna su un punto. Le linee cotidali sono le linee che uniscono i punti aventi ugual stabilimento di porto. Le maree inoltre sono maggiori durante le fasi di Luna nuova e piena (maree sizigiali).

TEORIA STATICA DI NEWTON (1686)

Questa teoria suppone la Terra ferma, cioè priva di rotazione, l’ attrazione gravitazionale della Terra e della Luna producono le cosiddette forze generatrici delle maree. Ma questa non è sufficiente a spigare il fenomeno delle maree in quanto esse sono essenzialmente un fenomeno dinamico. Per la  spiegazione delle forze suddette bisogna considerare i seguenti fattori:

-L’ attrazione reciproca della Terra e della Luna è uguale a quella che si avrebbe se le masse fossero          concentrate nei relativi centri. Cioè ogni particella terrestre è attirata dalla Luna con forze agenti dal  centro della Luna e inoltre ogni particella è attratta con intensità diverse a seconda della sua distanza dal centro della Luna.

-La Terra e la Luna ruotano intorno ad un comune centro di gravità che, data la distribuzione delle singole masse, si trova entro la Terra, spostato verso la Luna, alla profondità di circa 2000 km.

-La Terra e la Luna non si avvicinano per la forza di attrazione newtoniana in quanto i 2 corpi ruotano uno intorno all’ altro con centro il baricentro del sistema. Cioè si muovono in cerchio intorno al baricentro.

Per le prime due leggi di Newton, nel caso del moto circolare uniforme si può dire che esiste un’ accelerazione diretta verso il centro del cerchio e per produrla si deve applicare una forza centripeta. Le forze centripete sono uguali per tutti i punti della Terra.

Ci sono quindi due forze che agiscono su ogni punto della superficie terrestre: la forza di gravità della Luna e la forza centripeta della Terra. La differenza di queste due forze in un punto qualsiasi costituisce la forza generatrice di marea in quel punto e l’ insieme di queste differenze su tutta la Terra è la base dell’ intera attività delle maree. Considerando infatti la differenza fra le forze di gravità della Luna e la forza centripeta nei vari punti della superficie terrestre risulta che nell’ emisfero rivolto alla Luna la differenza è positiva mentre in quello opposto è negativa; cioè nel primo caso la prevale la forza di gravità nel secondo caso quella centripeta. In conclusione esistono delle forze che spingono le masse verso la Luna e nell’ emisfero opposto dalla parte contraria, solo le componenti orizzontali hanno importanza per le maree. Anche se consideriamo il Sole possiamo giungere alle stesse conclusioni però essendo molto più lontano le forze generatrici del Sole sono inferiori della metà di quelle della Luna. Quanto detto significa che quando i tre corpi sono in quadratura, anche in questo caso l’ involucro liquido avrà l’ asse orientato verso la Luna ma con ampiezze di marea della metà (maree di quadratura); quando invece i tre corpi sono allineati le forze generatrici di marea saranno in fase e le maree saranno massime (maree sizigiali).

Questa teoria statica vale anche se consideriamo la Terra in movimento lentamente, e se un osservatore è posizionato all’ equatore esso vedrebbe il succedersi delle maree e precisamente vedrebbe il succedersi di due alte e due basse maree (maree semidiurne). Se l’ osservatore si trova a latitudini superiori vedrà sempre l’ alternarsi di 4 fasi di maree ma con ampiezze inferiori; in effetti l’ osservatore non vedrebbe il ciclo in 24h esatte ma in 24h 50m 28s perchè intanto che la Terra ruota la Luna si sposta in rivoluzione e quindi ci vuole più tempo per riavere il passaggio dell’ osservatore sotto la Luna. Ogni fase avviene quindi ogni 6h 12m 32s, c’ è quindi uno sfasamento tra le maree e la culminazione della Luna.

Considerando la posizione di massima declinazione della Luna rispetto al piano equatoriale terrestre (57° 10’)  e tenendo presente che l’ asse maggiore dell’ elissoide acqueo è sempre rivolto verso la Luna, un osservatore posto su un qualsiasi parallelo vedrà durante la rotazione il succedersi di alte e basse maree di ampiezze diverse. Questo tipo di marre si chiama diurno, poichè è necessario un giorno per riavere la stessa altezza di marea.

TEORIA DINAMICA DELLE MAREE

La teoria statica è stata utile per dare ragione delle forze generatrici ma non ha tenuto conto della forza d’ inerzia delle masse d’ acqua, ciò comporta che si verifichino delle maree con modalità che non sono spiegabili ricorrendo semplicemente alla teoria statica. LAPLACE ha introdotto la teoria dinamica che non considera le maree come semplici rigonfiamenti d’ acqua ma come onde di marea, così bisogna considerarlo come moto dei fluidi. Quando si parla di velocità delle onde bisogna  ricordare la distinzione fra onde di acqua alta e di acqua bassa e se scorrono su fondali più o meno profondi di  l /2.

In acqua bassa la velocità dipende dalla profondità dei fondali :  V=       gh.

Per le onde in acqua alta la velocità dipende dalla lunghezza d’ onda. Però le onde di marea sono onde di acqua bassa perché hanno una lunghezza d’ onda elevatissima (20.00 km) e non ci sono fondali di profondità di 10.000 km. Le onde di marea sono onde forzate, e inoltre sulla terra non esistono canali con profondità superiore ai 20.000 km e quindi il periodo delle onde di marea è costante e può risultare più o meno grande di quello dell’ onda libera, per capire meglio si pensi a un peso attaccato ad una molla tenuta in mano si verificano 3 casi:

-Se la mano oscilla con frequenza uguale al sistema si ha risonanza.

-Se la frequenza della mano è inferiore a quella del sistema il peso oscilla seguendo la mano.

-Se la frequenza della mano è maggiore si verifica una cosa strana: il peso viaggia in verso opposto alla       mano.

Lo stesso vale per le maree:

-Per un canale più profondo di 21.000 km, l’ onda potrebbe viaggiare più in fretta del  Sole (frequenza della forza generatrice è inferiore a quella del sistema), l’ onda viaggia in fase con il Sole e l’ acqua alta si troverà direttamente sotto il Sole.

-Se il canale è profondo 21.000 km la frequenza della forza generatrice è uguale a quella del sistema per cui si verifica la risonanza, l’ onda di marea sarà esaltata ed in fase con il Sole.

-Se il canale è meno profondo di 21.000 km la frequenza è superiore a quella del sistema, si avrà un’ onda in opposizione di fase. Sotto il Sole ci sarà la bassa marea. (marea inversa).

Anche la forza di Coriolis influisce sulle maree, infatti nel caso di bacini marini lunghi e stretti orientati N-S, durante la salita delle acque verso Nord esse vengono deviate verso Est e tenderanno ad accumularsi sulla sponda orientale creando una tavola d’ acqua inclinata. Durante il riflusso succede l’ opposto e si genera quindi un’ onda stazionaria che oscillerà intorno ad un asse orientato N-S che si dovrà combinare con l’ oscillazione dell’ onda di marea che avviene rispetto ad un asse E-W. Il risultato è un moto circolare delle acque che oscillano e ruotano intorno ad un punto fisso detto anfidromico.

PERIODICITÀ DEGLI IMPULSI DI  MAREA

-Le forze generatrici delle maree sono molto sensibili alla distanza tra i pianeti (inversamente proporzionali al cubo delle distanze) e quindi anche le marre avranno un periodo dipendente dal mese anomalistico lunare, in sostanza ogni 27g 13h 18m (Luna al perigeo)  le maree avranno il loro culmine massimo.

-Come sopra le maree saranno massime con la Terra al perielio visto che anche il Sole genera maree (periodo sarà l’ anno anomalistico).

-Ricorderemo che c’ è un ritardo di 50m 28s del passaggio della Luna su un meridiano ma poichè questo ritardo non è costante ma può andare dai 38m ai 66m per variazione di velocità e d’ inclinazione dell’ orbita perciò ci son altri 2 periodicità:

  -semidiurna di 12h 25m 14s con la Luna sul piano equatoriale terrestre.

  -diurna di 24h 50m 28s quando la Luna non è sul piano equatoriale terrestre.

AZIONE COMBINATA DELLE FORZE LUNI-SOLARI

Durante il mese sinodico la Luna si può trovare in quadratura o in posizione sizigiale che corrispondono a maree massime e minime. Durante l’ anno solare nell’ emisfero Nord il Sole si trova in perielio d’ inverno e in afelio d’ estate quindi d’ inverno le maree sizigiali saranno maggiori che d’ estate.

CONSEGUENZE DELLE MAREE SULLA ROTAZIONE TERRESTRE E LUNARE

Per effetto degli attriti delle acque sui fondali e per la diversa velocità di rotazione della Terra e di rivoluzione della Luna i rigonfiamenti delle maree sono spostati nel senso della rotazione terrestre, ciò provoca delle attrazioni sui rigonfiamenti e si genera una coppia con verso contrario alla rotazione e quindi diminuirà la velocità di rotazione terrestre e aumenterà il giorno, e inoltre aumenta la velocità di rivoluzione della Luna e si amplia l’ orbita lunare. Il giorno terrestre è aumentato di circa 2 sec. negli ultimi 100.000 anni.

MISURAZIONE DELLE MAREE

La prima difficoltà risiede nella quota di riferimento delle misure. Gli Stati Uniti riferiscono le maree alla media delle basse maree, altri paesi alla media delle basse maree sizigiali.

Una volta deciso, bisogna inserire in una località la scala di marea che è un’ asta graduata e smorzare le variazioni di livello delle onde e considerare solo quelle a periodo maggiore delle maree. Attualmente ci sono dei mareografi elettronici che trasformano i valori di pressione dell’ acqua registrati da una sonda.

Le maree sono le conseguenze di numerosissime componenti tutte però a carattere periodico, ogni componente si chiama marea parziale o armonica della marea; il problema sta quindi nel mettere insieme tutti questi periodi ed osservare il movimento risultante. I periodi sono circa 390 ma solo 12 circa vengono considerati e 7 sono i più frequenti. Le forze generatrici sono a carattere armonico e quindi assimilabili a delle sinusoidi. 


                                 ATMOSFERA TERRESTRE

L’ atmosfera terrestre è  un involucro gassoso che avvolge la Terra e che si estende fino ad un’ altezza massima di 10.000 km ed una sensibile di 2000 km, essa è costituita da involucri gassosi concentrici di diversa composizione e diverse caratteristiche:

TROPOSFERA:

Arriva fino ad una quota media di 12 km; il suo spessore è di circa 16-l8 km all’ equatore e 8-l0 km ai Poli, per via della forza centrifuga e per le differenze di temperatura, essa è confinata in alto dalla tropopausa.

STRATOSFERA:

Si estende fino ad una quota di 50 km al di sopra della troposfera. Nella stratosfera, chiamata così perchè è fatta a strati, è presente l’ ozonosfera con una concentrazione massima di ozono intorno ai 30 km. La stratosfera è confinata verso l’ alto dalla stratopausa.

IONOSFERA:

Si estende fra i 50 e i 500 km e il suo nome deriva dal fatto che esse contiene involucri di gas parzialmente ionizzato grazie ai quali le onde radio vengono riflesse sulla superficie terrestre permettendo così le trasmissioni a grandi distanze.

ESOSFERA:

Si estende dai 500 km in poi.

Oggi si suddivide l’ atmosfera secondo le variazioni di temperatura con l’ aumentare della quota.

TROPOSFERA:

La temperatura diminuisce di circa 0,6 °C ogni 100 m verso l’ alto, essa è confinata dalla tropopausa dove si registrano temperature dell’ ordine di -60 °C.

STRATOSFERA:

Dopo un intervallo di costanza di temperatura, fino a circa 30 km, essa cresce progressivamente verso l’ alto fino a circa 0 °C a 50-55 km. Questo incremento di temperatura sembra sia da attribuire alla formazione dell’ ozono dalle molecole di ossigeno, il quale prima si scompone e poi si rilega in ozono e quindi si scalda.

MESOSFERA:

Si estende fino a circa 80 km ed in essa la temperatura torna a diminuire verso l’ alto fino a raggiungere -80 °C a circa 80 km di quota.

TERMOSFERA:

Giunge fino a 400-500 km ed in essa la temperatura torna a crescere verso l’ alto fino a raggiungere valori di circa 1000 °C.

ESOSFERA:

E’ la parte più esterna dell’ atmosfera caratterizzata da ulteriori aumenti di temperatura verso l’ alto fino a valori di 2000 °C.

                                                          

                                               CARATTERISTICHE DEI VARI INVOLUCRI

TROPOSFERA:

E’ lo strato più denso dell’ atmosfera e contiene circa il 90% della massa atmosferica ed il 75% del vapore acqueo. Vi si distingue uno strato geografico ed uno libero. Nel primo la temperatura risente dell’ influenza termica del suolo, nel secondo la temperatura diminuisce regolarmente con l’ altitudine. Essa è praticamente omogenea nel senso che i rapporti dei vari costituenti rimangono costanti. Nella troposfera è presente il pulviscolo atmosferico che è costituito da corpuscoli in sospensione di natura sia organica (spore, pollini) che inorganica (particelle di rocce, polveri).

STRATOSFERA:

La composizione è analoga alla troposfera ma con gas più rarefatti. Essa manca del vapore acqueo ma non in maniera assoluta

IONOSFERA:

E’ composta per l’ 80% di H ed He. Le pressioni sono estremamente basse, le temperature elevate e la ionizzazione dei gas è forte sotto l’ effetto dei raggi U.V. e cosmici. Esistono inoltre delle correnti spiranti a 80-l00 km di quota con velocità spesso superiori a 200 km/h. Tra 60-80 km sono presenti pure delle nubi nottelucenti che sembrano dei cirri allungati ed emananti una luce fosforescente, azzurrognola e rossastra.

ESOSFERA:

Costituita da He ed H, stratificati nell’ ordine, con H che sfugge lentamente dalla gravità con velocità di fuga di 11,2 km/s.

                                              

                                               TEMPO ATMOSFERICO E CLIMA

Il clima è l’ insieme delle varietà quotidiane nell’ arco dell’ anno  del tempo atmosferico, oppure è la serie degli stati dell’ atmosfera su una certa località nella loro successione abituale. I fenomeni atmosferici dipendono dalla temperatura, umidità, pressione che costituiscono gli elementi del clima. Essi possono variare a parità di latitudine: -per la trasparenza dell’ aria, -l’ altitudine, -la distribuzione delle terre emerse, -correnti marine, -vegetazione, -intervento dell’ uomo.

TEMPERATURA DELL’ ARIA

Il calore atmosferico deriva per la massima parte dal Sole. La Terra intercetta solo una parte delle radiazioni solari che vengono emesse in tutte le direzioni. Si chiama costante solare la quantità di radiazioni che giungono al limite dell’ atmosfera, su una superficie di 1 cmq, perpendicolare ai raggi solari, in 1 minuto di tempo. Essa è pari a 2 piccole calorie ossia a 2 Langley/minuto. L’ energia che arriva in superficie è pari a circa il 50% di quella che arriva ai limiti dell’ atmosfera.

Si chiama albedo la quantità di energia riflessa dalla superficie quando quella in arrivo sia considerata 100%. L’ acqua ha un albedo pari al 5%, la neve 95%. La temperatura media della Terra è di circa 13-l4 °C.

Il bilancio di radiazione, cioè il rapporto fra energia ricevuta ed energia emessa, non è uguale per tutti i punti della Terra perchè dipende da:

-Angolo di incidenza dei raggi solari, al crescere della latitudine diminuisce l’ angolo e l’ insolazione.

-Spessore di atmosfera attraversato dalle radiazioni.

-Maggiore assorbimento da parte delle nubi che intercettano una sensibile quantità di energia in arrivo.

-Variazione della distanza Terra-Sole.

Un calcolo approssimativo dice che l’ insolazione delle zone polari è circa 1/5 di quello delle zone tropicali, il bilancio del primo è negativo per cui l’ energia irradiata supera quella ricevuta mentre per le zone tropicali è il contrario, la fascia di passaggio si trova circa a 45 ° di latitudine. Ma il bilancio energetico globale della Terra è in pareggio. Perciò bisogna ammettere degli scambi energetici da una parte all’ altra dell’ atmosfera ad opera di agenti mobili come le masse d’ aria e le correnti marine; e quindi bisogna segnalare il fenomeno di variazione di temperatura con l’ altitudine.

INVERSIONI TERMICHE

Sappiamo che la temperatura diminuisce con l’ altitudine, però ad un certo punto riscontriamo un sensibile incremento al livello della troposfera, questa si chiama  inversione termica, ed è dovuta alle seguenti cause:

-Rapido irragiamento notturno del suolo, con cielo sereno e quindi senza effetto serra, che porta ad un rapido raffreddamento dello strato d’ aria a contatto con esso.

-Incontro di masse d’ aria a temperatura diversa per cui quella più fredda, più pesante, si incunea sotto quella calda.

-Per cause orografiche. Nelle varie vallate alpine, ad es., l’ aria fredda notturna tende a mantenersi sui fondovalle. in corrispondenza delle vette, allo spuntar del Sole e per la forte insolazione alla quale sono sottoposte, l’ aria diventa più calda di quella dei fondovalle.

Con un rapido abbassamento della temperatura dell’ aria vicino alla superficie terrestre si possono formare le nebbie. Si chiama temperatura di rugiada la temperatura alla quale l’ aria diverrebbe satura di vapor d’ acqua se venisse raffreddata senza variazioni di pressione. se la temperatura di rugiada è inferiore a 0 °C si chiama temperatura di brina.

UMIDITA’ DELL’ ARIA.

Il vapor d’ acqua nell’ aria non può essere inferiore al 5% in volume e si manifesta visibilmente solo quando condensa sotto varie forme liquide o solide. L’ umidità dell’ aria è rigorosamente controllata dai processi di evaporazione e condensazione i quali a loro volta dipendono strettamente dalla temperatura.

Si chiama umidità assoluta la quantità di vapore acqueo presente in 1 mc d’ aria e viene espressa in g/mc o mm di Hg. Dato che l’ aria quando si innalza o si abbassa varia di volume pur mantenendo la stessa quantità di vapor acqueo si ricorre all’ umidità relativa. Essa è il rapporto percentuale tra la quantità di vapore acqueo presente in 1 mc d’ aria e la quantità massima che esso potrebbe contenere in quelle condizioni particolari di temperatura e pressione quando questa quantità massima si considera 100%. L’ umidità relativa diminuisce con l’ aumentare della temperatura.

PRECIPITAZIONI

Raggiunta la saturazione, l’ ulteriore quantità di vapor d’ acqua eventualmente presente si condensa inizialmente in minuscole goccioline preferenzialmente attorno ai nuclei di condensazione costituiti dal pulviscolo atmosferico. Affinchè si formino gocce di pioggia è però necessario che le goccioline primitive si riuniscano tra loro per formare gocce di dimensioni maggiori il cui peso è sufficiente a farle cadere al suolo.

-Nebbia

-Rugiada

-Brina

-Galaverna: Formazione di cristalli grossolani di ghiaccio da gocce d’ acqua (nebbie o piogge) su superfici molto fredde che vengono ricoperte da un involucro opaco di ghiaccio ricco di inclusioni d’ aria.

-Gelicidio: Strato di ghiaccio trasparente che si forma su superfici molto fredde che vengano colpite da gocce d’ acqua allo stato sopraffuso, che è quello stato particolare per cui l’ acqua si trova ancora allo stato liquido pur essendo a temperature inferiori allo 0 °C. Al momento del contatto fra le gocce sopraffuse e le superfici fredde si ha il passaggio quasi istantaneo da acqua a ghiaccio senza inclusione di bolle d’ aria.

NUBI

Possono essere formate da goccioline d’ acqua e da cristalli di ghiaccio, sono di 4 tipi fondamentali (cirri, strati, cumuli, nembi). Le nubi si possono raggruppare in 4 famiglie principali:

-Nubi alte: livello inferiore a 5.000 m. Cirri , cirro strati, cirro cumuli; sono nubi formate da strati di ghiaccio.

-Nubi medie: livello inferiore a 2.000 m. Alto strati, alto cumuli, nembostrati.

-Nubi basse: livello inferiore a poche centinaia di metri dal suolo. Strato cumuli, strati, cumuli, cumulo nembi.

-Nubi a sviluppo verticale: cumuli e cumulonembi.

PRECIPITAZIONI

La piovosità di un luogo si misura in base a quanti millimetri di acqua cadono su una superficie di un metro quadrato ( 1 mm /1 mq = i litro). Le curve che uniscono punti con uguale precipitazione si dicono isoiete.

Le precipitazioni sono regolate dai seguenti fattori che comportano tutti un innalzamento dei volumi d’ aria, con conseguente raffreddamento, condensazione e precipitazione.

1) Moti convettivi.

2) Cause orografiche.

3) Cause cicloniche o frontali.

MOTI CONVETTIVI

Le precipitazioni di tipo convettivo risultano da una cellula di convenzione (bolla d’ aria calda), in ascesa perchè più leggera dell’ aria circostante. Come l’ aria sale si raffredda adiabaticamente (1° ogni 100 m) fino alla temperatura di rugiada alla quale inizia la condensazione, la coalescenza e quindi la formazione di gocce di pioggia. La colonna d’ aria in ascesa genera una nube a forma di cumulo, esso cresce in altezza oltre l’ inizio della condensazione, e a questo punto si hanno 2 casi:

1) Comportamento regolare: secondo i gradienti adiabatici secchi dell’ aria che sale e quello verticale dell’ ambiente. In questo caso l’ aria che è costretta a salire, magari sospinta dai venti, si raffredda di più dell’ aria dell’ ambiente circostante e se non fosse costretta alla salita tenderebbe a ridiscendere verso la superficie in quanto diventata più pesante.

2)Comportamento particolare del gradiente verticale dell’ ambiente: Può accadere che per un forte riscaldamento del suolo la diminuzione verticale di temperatura dell’ ambiente superi quella del gradiente adiabatico secco. In questo caso l’ aria che sale è sempre più calda dell’ ambiente circostante e tende a salire sempre più velocemente anche dopo l’ inizio della condensazione, essa continuerà a salire finche non si sarà condensato tutto il vapore.

CAUSE OROGRAFICHE

Presenza di rilievi con la formazione delle piogge di versante. Se un volume d’ aria è costretto a superare, spinto dai venti, una catena montuosa esso si raffredda e condensa in precipitazioni sul versante sopravento. Sull’ altro versante (sottovento), ove l’aria, ricade verso il basso , non sono possibili le precipitazioni in quanto essa si riscalda.

CAUSE CICLONICHE (vedi più avanti - CICLONI EXTRATROPICALI)

PRESSIONE

Definizione. Chiamasi gradiente di pressione il rapporto fra la differenza di pressione fra 2 punti e la loro distanza misurata ortogonalmente alle isobare. L’ unità di misura è 1 millibar/111 km. Un gradiente di 4 o 5 origina dei venti molto forti che al livello del suolo si originano da zone di alta pressione verso quelle di bassa pressione.

VENTI

Possono essere :

-Costanti a grande circolazione (alisei, correnti a getto) o locali (blizzard)

-Periodici a grande circolazione (monsoni, venti etesiani) - locali (brezze di mare, di terra, di riva, di lago)

-Variabili a grande circolazione (uragani, tifoni) - locali (bora, fohn)

I venti locali in Italia sono : la bora , il maestrale, lo scirocco, il fohn.

CIRCOLAZIONE GENERALE NELLA TROPOSFERA

Essa è basata su effetti termici e a rotazione terrestre.

La teoria classica si basava sulle condizioni di circolazione che si potevano instaurare su una Terra supposta liscia ed uniforme senza contrapposizione fra masse continentali ed oceaniche. In queste condizioni la circolazione è relativamente semplice e può essere inquadrata nello schema seguente:

-Basse pressioni equatoriali, in corrispondenza delle zone a cavallo dell’ Equatore il forte e costante riscaldamento del suolo determina una situazione di costanti basse pressioni con spostamenti dell’ aria prevalentemente verticali.

-Alte pressioni subtropicali, basse pressioni subpolari.

NUOVE VEDUTE SULLA CIRCOLAZIONE ATMOSFERICA

Occorre innanzitutto distinguere la circolazione atmosferica al suolo e nella libera atmosfera ove non si fanno risentire le influenze degli attriti e del riscaldamento da parte della superficie.

CIRCOLAZIONI AL SUOLO

Le alte pressioni tropicali non costituiscono una fascia continua intorno alla Terra ma sono localizzate in cellule anticicloniche intorno ai 30 ° di lat. N e S. Anche le basse pressioni equatoriali non sono continue ma costituiscono anch’ esse delle cellule cicloniche isolate con una posizione variabile a seconda delle stagioni. La causa dominante sono le correnti a getto.

CIRCOLAZIONE NELLA LIBERA ATMOSFERA

Al di sopra di una certa quota si avranno dei gradienti barici che vanno dall’ equatore verso i poli inversi rispetto a quelli di superficie. Sotto l’ effetto di questi gradienti cominceranno a spirare venti da S a N, venti che verranno deviati per effetto Coriolis verso destra fino a che , all’ equilibrio non si originerà un grosso flusso d’ aria da O verso E: corrente a getto.

Le correnti a getto formano un anello attorno a tutta la superficie terrestre alla latitudine di 30° circa; esse sono molto violente, con velocità che crescono progressivamente dalla periferia verso l’ asse del getto, dato che salendo in latitudine l’ aria si avvicina all’ asse di rotazione terrestre e che la sua massa rimane costante, deve aumentare la propria velocità lineare. Esse spirano alle alte quote, al limite della troposfera e per ogni emisfero sono 2. La prima corre intorno alla latitudine di 30° circa, la seconda scorre al di sopra dei limiti delle alte pressioni polari in cui convergono l’ aria polare e quella delle medie latitudini. Le correnti a getto subiscono degli spostamenti in latitudine in funzione delle stagioni, cioè seguono il Sole. Esse quando diminuiscono la loro velocità formano delle ondulazioni che si ripercuotono in superficie e possono isolare cellule cicloniche ed anticicloniche. Un’ altra scoperta della meteorologia è la presenza di venti equatoriali che spirano da oriente all’ interno dei quali vi è un flusso spirante da occidente, sarebbero questi venti orientali che originano gli alisei in quanto verrebbero deviati da NE a SO per l’ attrito con la superficie terrestre. Anche i monsoni sono stati alquanto ridimensionati secondo le teorie più moderne, soprattutto dopo la scoperta che in quota non esistono i contromonsoni. Esse non sarebbero quindi quelle grandi brezze a carattere stagionale come voleva la teoria classica che teneva conto solo della temperatura; il monsone di SE come vuole la teoria moderna non sarebbe altro che la corrente occidentale equatoriale. Il monsone di NE invece non sarebbe altro che normale corrente degli alisei che si stabilisce in questo periodo a queste latitudini anche aiutati da un ampio anticiclone stazionante sull’ Asia.

CICLONI EXTRATROPICALI

Fino a qualche decennio fa si pensava che i cicloni fossero in sostanza moti vorticosi dell’ aria intorno ad un’ asse verticale, però la scuola norvegese ha rivoluzionato queste scoperte studiando le masse d’ aria in movimento relativo. Una massa d’ aria è un’ estesa parte dell’ atmosfera avente caratteristiche di temperatura e di umidità sufficientemente omogenee sia in senso verticale che in senso orizzontale. Essa si forma quando una porzione di troposfera staziona per lungo tempo sopra una regione geografica omogenea che può essere oceanica o continentale. Da queste regioni traggono vita le masse d’ aria polare marittima, polare continentale, tropicale continentale e tropicale marittima .

Due masse d’ aria diverse sono a contatto, senza mescolarsi, lungo una superficie frontale che incontra il suolo lungo una teorica linea retta di fronte. Due masse d’ aria a temperatura diversa possono spostarsi in senso relativo. Se si sposta la massa d’ aria fredda rispetto a quella calda si ha il cosiddetto fronte freddo; se invece avviene il contrario, se cioè l’ aria calda invade anche se in quota, territori precedentemente occupati dall’ aria fredda si ha il fronte caldo. Se il fronte freddo viaggia più velocemente di quello caldo si ha il fronte occluso. Una massa d’ aria fredda che si sposta rispetto ad una calda deve incunearsi, in quanto più pesante, sotto quella calda; se una massa d’ aria calda è in movimento rispetto ad una fredda può solo sollevarsi con conseguente deformazioni delle superfici frontali. Nel caso di fronte caldo l’ aria calda si solleva con conseguente formazione di nubi a prevalente sviluppo verticale. Le precipitazioni violente interessano le aree a cavallo del fronte freddo ma saranno poco estese.

Nel caso del fronte caldo l’ aria calda sale lentamente al di sopra di quella fredda e le nubi saranno a prevalente sviluppo orizzontale.

ORIGINE DELLE PERTURBAZIONI

Secondo la scuola norvegese le perturbazioni si originano e muoiono secondo un ciclo di fenomeni ben definiti che possono essere raggruppati in 4 stadi principali: iniziale, giovanile, di maturità e di vecchiaia. Da un fronte stazionario si passa ad un fronte di lento movimento che da luogo a due fronti con diversa temperatura, con conseguente discesa e salita dei due fronti.

La maturità inizia quando i due fronti sono ben individuati, quello freddo viaggia più velocemente di quello caldo avvicinandosi sempre di più stringendo sempre più il settore interposto.. Lo stato di vecchiaia inizia quando il fronte freddo raggiunge quello caldo dando luogo ad un fronte occluso che si estende sempre più sollevando l’ aria calda che si trovava fra i due fronti.

A questo punto il ciclone extratropicale è alla massima estensione e raggiunge un diametro di circa 1500 km. Con l’ andar del tempo la perturbazione tende ad attenuarsi fino a ritornare nella condizione originaria di fronte stazionario.

GEOMORFOLOGIA

ALTERAZIONE FISICA DELLE ROCCE (o degradazione meteorica)

Se osserviamo un affioramento roccioso possiamo notare diverse caratteristiche particolari quali, fessure preesistenti, che sono diventate più larghe, nuove piccole nicchie e cavità di forma diversa, minutissime asperità prima inesistenti ecc Questi cambiamenti che sono più marcati nelle rocce più tenere, stratificate e tettonizzate, possono sembrare inspiegabili ma essi in realtà sono dovuti al lento e continuo lavorio degli agenti atmosferici che attaccano fisicamente e chimicamente le rocce superficiali, disgregandole e decomponendole e preparano l’ asporto di materiali detritici per effetto della gravità o per l’ intervento dei corsi d’ acqua, dei ghiacciai, del vento e dei movimenti del mare.

Generalmente si distinguono gli effetti di degradazione fisica da quelli di natura chimica che consistono dell’ alterazione allo stato solido o nella dissoluzione. I fenomeni però agiscono contemporaneamente e si può dire che gli effetti fisici prevalgono nelle regioni aride e quelli chimici nelle zone umide.

In generale si può ancora dire che la disgregazione dipende anche dalla composizione e per esempio rocce ignee e quelle metamorfiche sono più predisposte alla disgregazione di quelle sedimentarie.

Effetti fisici:

Una delle cause principali consiste nelle oscillazioni di temperatura che causano nelle rocce esposte continue dilatazioni ed contrazioni, provocandone la frantumazione, questo processo prende il nome di termoclastismo: la scarsa conducibilità termica delle rocce  determina forti contrasti fra le parti esterne che si riscaldano e si raffreddano molto rapidamente, e le parti più interne della massa rocciosa, le quali partecipano in minor misura e con un certo ritardo al riscaldamento diurno e al raffreddamento notturno.

Gli effetti più sensibili del termoclastismo si riscontrano laddove le escursioni termiche sono più accentuate e rapide e dove le rocce sono più scure ed eterogenee, i cui diversi componenti si scaldano e dilatano in maniera difforme. Nelle rocce omogenee a grana minuta prevalgono le disgregazioni a scaglie e a blocchi quelle a grana grossa sono caratterizzate da un disfacimento granulare conseguente alla continua dilatazione e contrazione dei minerali; disgregazione che nelle rocce omogenee è dovuta al diverso orientamento dei cristalli mentre in quelle eterogenee è provocata soprattutto dal diverso riscaldamento e dalla differente dilatazione dei vari minerali componenti. A questo processo spesso si accomna una desquamazione o esfoliazione che è tipica delle rocce scistose.

Un altro agente della disgregazione fisica delle rocce è dovuto al gelo o disgelo (crioclastismo), che è tipico delle regioni fredde e di alta montagna, ma interessa anche le regioni temperate. Quando le oscillazioni termiche pur non essendo molto ampie sono intorno a 0 °C, si hanno energiche azioni disgregatrici dovute all’ aumento di volume dell’ acqua penetrata nelle fessure delle rocce, che di notte si trasforma in ghiaccio ed esercita così pressioni notevolissime sulle pareti delle cavità saturate. Questo processo è tanto più marcato quanto più spesso si alternano il gelo e il disgelo dell’ acqua e quanto maggiore è la porosità e la fratturazione delle rocce; esso tuttavia può essere attenuato dalla presenza vegetale o di un mantello di detriti che proteggono la roccia sottostante; inoltre può verificarsi in tutti i tipi di rocce ma è più pronunciato nelle rocce argillose per la loro facilità ad assorbire acqua.

ALTERAZIONE CHIMICA

E’ dovuta ad un insieme di fenomeni complessi, e sono dovuti alla presenza dell’ ossigeno, dell’ acqua e dell’ anidride carbonica. Avviene per azione combinata di ossidazione, carbonatazione, idratazione, soluzione ed idrolisi.

L’ ossidazione è prodotta sia direttamente dall’ ossigeno dell’ aria che da quello disciolto nelle acque meteoriche; essa si esplica in modo più marcato nelle sostanze carboniose, sui composti ferrosi, sullo zolfo e sui solfuri. Per questo motivo le rocce a pigmento carbonioso o bituminoso appaiono sempre biancastre e sfiorite in superficie. Le rocce contenenti sostanze ferrose mostrano quindi tinte rossastre o giallastre che contrassegnano le parti alterate; queste tinte sono dovute all’ ossidazione e trasformazione dei composti ferrosi in composti ferrici. Le rocce solfifere sono frequentemente cariate in superficie per la lenta ssa dello zolfo che viene ossidato, e variamente colorate per la trasformazione dei solfuri in ossidi e solfati.

La carbonatazione è dovuta all’azione combinata dell’ acqua e dell’ anidride carbonica su alcune basi che si formano a seguito dei processi di alterazione idrolitica; essa porta alla formazione di carbonati solubili permettendo il proseguimento di detta alterazione.

Le acque meteoriche provocano l’ idratazione di alcuni minerali, come l’ anidrite che si trasforma in gesso e l’ ematite che si trasforma in limonite, a questo processo si accomna un aumento di volume con arricchimenti e sfioramento delle rocce alterate.

Ben più diffuso però è il fenomeno dell’ idrolisi  dovuta al fatto che l’ acqua è parzialmente dissociata in ioni H+ e OH- , e questa dissociazione è in grado di competere con quella di acidi deboli cosicchè l’ acqua può spostarli e formare idrati con le basi ad essi prima legati. Quando l’ idrolisi è particolarmente pronunciato gli idrosilicati si scindono in idrossidi di alluminio, di ferro e silice idrata, l’ acqua lava via quelli solubili e rimangono così gli idrossidi di ferro e di alluminio che danno origine alla bauxite a alla laterite.



Altri agenti possono essere la cristallizzazione dei sali, gli incendi e la deformazione dovuta alle radici.

Le radici delle piante secernono acido carbonico e vari acidi organici la cui azione accomna quella dell’ acqua e dei gas atmosferici in essa disciolti, allo stesso modo si comportano le radichette dei muschi, che si impiantano frequentemente sulle superfici rocciose in via di alterazione. Ci sono inoltre certe alghe azzurre e licheni che bucherellano la superficie rocciosa.

FRANE (vedi Accordi 392-393)

Smottamenti, scoscendimenti, colamenti e scivolamenti. Nicchia di distacco, alveo di frana, accumulo di frana.

AZIONE GEOMORFICA DEL VENTO

Se si eccettua l’ umidità dell’ aria che è causa maggiore dei modellamento terrestri, il fattore principale rimane il vento. La sua azione meccanica consiste in una spinta che esso imprime a tutto ciò che lo ostacola con una forza che è direttamente proporzionale alla densità dell’ aria e al quadrato della velocità. Il vento può quindi spostare, trascinare, sollevare, trasportare e deporre materiali litoidi ed esercitare quindi un’ azione geomorfica notevole. Caratteristica del vento è la sua capacita di agire indipendentemente dalla gravità , l’ azione eolica è però particolarmente sensibile in alta montagna e nelle zone aride e semiaride e in quelle con copertura vegetale assente. Più precisamente si svolge nei deserti dove le correnti denudano i rilievi sollevando e trasportando altrove i materiali detritici più fini derivanti  dalla degradazione delle rocce e trascinando con lento logorìo i granuli più grossi. Agendo in ogni direzione il vento si insinua anche nelle fessure asportando i residui della disgregazione, nelle fessure fra i ciottoli ed asporta polveri e sabbie. Effetto generale di quest’ opera di denudazione che viene chiamata deflazione è l’ ininterrotto procedere dell’ attacco da parte degli agenti degradatori  contro le rocce affioranti e la conseguente produzione di nuove particele detritiche  che il vento continua a sollevare e trasportare. Residui caratteristici sono i deserti rocciosi. L’ azione erosiva del vento è però dovuta essenzialmente all’ attrito delle particelle solide che l’ aria trascina nel suo movimento. Sono i granuli sabbiosi portati in sospensione  che costituiscono gli utensili attraverso i quali il vento esercita un’ opera di smerigliatura e di scultura delle rocce. Tale azione abrasiva si chiama corrasione che in realtà è molto lenta e dipende anche dalla durezza delle rocce interessate. Le rocce più dure sono smerigliate e presentano una minuta cesellatura con asportazioni delle parti meno resistenti risultandone una scultura cariata o alveolare o bucherellata. Inoltre le cavità dovute ad erosione eolica possono raggiungere diversi metri di profondità e dare origine a delle vere e proprie grotte.

Nelle zone pianeggianti, sotto le pulsazioni di un vento forte, il materiale può accumularsi a formare piatte distese sabbiose oppure piccoli rilievi dai caratteri particolari, che prendono il nome di dune.

Nelle nostre regioni sono note le dune trasversali <<allungate>> a guisa di cordoni sulle spiagge del mare con direzione perpendicolare al vento dominante. Esistono anche le dune a ferro di cavallo o  barcane che sono foggiate a mezzaluna e hanno la concavità rivolta al vento, inoltre la pendenza dei fianchi sopravento è minore mentre i pendii sottovento si presentano più acclivi. In certe zone desertiche (come il Sahara) si trovano altri tipi di dune che si chiamano dune longitudinali, allungate in direzione delle correnti atmosferiche, si pensa che esse siano dovute alla deformazione di barcane sotto l’ azione di venti forti che le allungherebbero avvicinandone le ali.

E’ bene segnalare che le dune non sono fisse ma mobili, difatti il vento sospinge i granelli di sabbia sul fianco ad esso esposto e li riversa oltre la sommità da dove essi cadono per gravità: il risultato finale è l’ avanzata della duna secondo la direzione ed il verso del vento. Per mezzo di rivestimenti vegetali le dune possono essere bloccate e quindi prendono il nome di dune morte che col tempo si trasformano in dune fossili.

AZIONE DELLE ACQUE CORRENTI

Anche la pioggia grazie alla sua velocità può contribuire al processo erosivo; quando essa è prolungata e cade su superfici inclinate, all’ azione dell’ acqua cadente si associa quella delle acque dilavanti e selvagge. Un esempio significativo è quello delle piramidi di terra: ciottoli e blocchi proteggono dall’ azione delle acque le parti immediatamente sottostanti, che rimangono perciò in rilievo, mentre nelle zone scoperte si forma una rete di solchi di dilavamento che via via si approfondisce. L’ azione delle acque selvagge è particolarmente intensa sulle rocce detritiche argillose.

L’ azione dei corsi d’ acqua nelle regioni temperate, in quelle a clima umido, e dovunque sulla superficie terrestre è sicuramente dominante su tutti gli altri agenti modellatori del paesaggio. I corsi d’ acqua asportano materiali per via meccanica e via chimica , tale lavorio erosivo che produce un asporto più o meno erosivo a seconda della durezza delle rocce.

Potere erosivo:

Esso dipende dall’ energia o meglio dalla potenza della corrente che come abbiamo già appreso esprime il lavoro che essa compie nell’ unità di tempo.

La velocità di una corrente fluviale dipende dalla pendenza dell’ alveo. Essa è però legata a numerosi altri fattori, quali la profondità dell’ acqua e la rugosità del letto, la velocità di un fiume misurata in una data sezione è data dalla seguente formula:  V= C       RxS    .

Essa è maggiore al centro e nella parte più alta, mentre è minore presso il fondale e ai lati.

La portata esprime in metri cubi al secondo il volume d’ acqua che passa, nell’ unità di tempo, attraverso una sezione trasversale del fiume: q= AxV

Ingenti portate connesse con una fase di piena possono produrre profonde modificazioni degli alvei fluviali anche in breve tempo, e alle opere umane. E= qxV2- E esprime la potenza della corrente fluviale cioè il lavoro che essa è in grado di esprimere nell’ unità di tempo.

Il deflusso è la quantità d’ acqua in mc che un fiume porta al mare in un anno. Il rapporto tra la quantità delle acque raccolte e la quantità totale delle precipitazioni che in quello stesso periodo sono cadute nei bacini si chiama coefficiente di deflusso.

 La potenza totale di un corso d’ acqua viene in parte spesa per vincere gli attriti interni ed esterni e per operare il trasporto dei materiali, la parte eventualmente rimasta può essere usata per erodere. L’ acqua limpida dovrebbe quindi, a perita di velocità e di volume, essere più erosiva di quella torbida.

Profilo longitudinale di un corso d’ acqua:

Presenta numerose irregolarità di dettaglio, ma esaminato nel suo insieme, appare come una curva concava verso l’ alto, la cui pendenza diminuisce dal corso superiore verso quello inferiore, fino al livello di base.

Questo livello di base costituisce il livello più basso a cui può spingersi l’ erosione normale, per i corsi d’ acqua che sboccano in mare esso è rappresentato dal piano orizzontale corrispondente al livello marino. Se il livello di base viene abbassato, la pendenza del corso d’ acqua aumenta perciò questo dovrà erodere il proprio alveo per adattarsi al nuovo livello di base; inversamente l’ elevarsi del livello di base tende a favorire la deposizione dei materiali trasportati. E’ dunque nel corso superiore o in corrispondenza di una rottura di pendio, dove la velocità e la turbolenza sono più grandi, che l’ erosione è più attiva. Le rocce dure che danno origine alle rotture di pendio o alla formazione di vere e proprie cascate, vengono scalzate alla base, tendono ad essere demolite ed il salto corrispondente arretra verso monte attenuandosi progressivamente: per questo motivo si parla di erosione regressiva. Grazie al meccanismo dell’ erosione regressiva, il gradino di una cascata si trasforma gradualmente in un ripido pendio finchè può sire del tutto, quindi il profilo longitudinale lentamente si regolarizza e tende ad assumere la forma di una curva parabolica tangente al punto di sbocco del corso d’ acqua, lungo la quale ogni tratto si raccorda perfettamente con i tratti contigui: profilo di equilibrio. esso realizza in ciascun punto una pendenza limite tale che la resistenza del fondo faccia equilibrio alla forza viva delle acque, annullandosi così la capacità erosiva e di trasporto e non rimanendo alle acque stesse l’ energia necessaria allo scorrimento.

LE PIANURE ALLUVIONALI

Il deposito di detriti avviene più frequentemente nelle zone depresse di un bacino idrografico e in vicinanza del livello di base, dove l’ accumulo di tutti i materiali trasportati provoca la formazioni di ampie distese pianeggianti , con frammenti rocciosi di ogni grandezza ed eterogenei, sono le pianure alluvionali .

TERRAZZI FLUVIALI

Le alterne fasi di erosione e di deposito che si possono verificare in un bacino fluviale, in connessione con variazioni di livello del mare, movimenti tettonici e vicende climatiche, portano al terrazzamento delle valli. Difatti, mentre un innalzamento del livello di base provoca una diminuzione di velocità, un abbassamento invece producono una ripresa erosiva e quindi un maggior approfondimento delle valli fluviali: si formano così delle gradinate che incidono i fianchi vallivi avaria altezza.

APPARATO DELTIZIO

I detriti si estendono su vasto territorio e presso la foce possono formare un apparato deltizio che può avere conurazioni diverse ma quasi sempre riconducibili ad una forma a D.

Il delta si estende a mantello con una scarpata sommersa più o meno ripida ed una forma pianeggiante emersa. I suoi sedimenti non sono continui; ghiaie, sabbie e limi argillosi si alternano in relazione alle variazioni di portata del fiume ed i detriti diminuiscono in generale di dimensioni procedendo verso l’ alto mare. I sedimenti dei delta marini sono rielaborati dalle onde e delle correnti, mentre i delta lacustri i materiali sono pressochè indisturbati. Le foci a delta si formano laddove i movimenti marini sono troppo deboli per contrastare l’ azione costruttiva dei fiumi.

CICLO DI  EROSIONE  E SUPERFICI DI SPIANAMENTO

Come abbiamo detto più volte la superficie terrestre è soggetta a numerosi movimenti dovuti a forze endogene ed esogene che tendono a creare dislivelli a demolire le zone sopraelevate e a colmare le depressioni. Ci sono tre stadi di modellamento : giovinezza - maturità - vecchiaia; al termine dell’ ultima fase il rilievo primitivo assomiglia a una pianura e prende il nome di panepiano. Questo si chiama ciclo di erosione e descrive il modellamento dovuto alle forze esogene delle terre emerse; comunque è più giusto parlare di ciclo fluviale di erosione poichè la forza esogena che contribuisce maggiormente al modellamento sono i corsi d’ acqua.

-Stadio giovanile:

 I notevoli dislivelli danno luogo ad un’ intensa e disordinata attività erosiva, il paesaggio si presenta alquanto irregolare con fosse, valli, gole, creste aguzze, pendii ecc

-Stadio di maturità:

  Le valli si sono estese a monte ed il sistema idrografico appare ormai ben organizzato, corsi d’ acqua hanno quasi raggiunto il loro profilo di equilibrio, per cui l’ incisione del rilievo è più lenta. Prevale quindi la degradazione meteorica che addolcisce i versanti allargando le valli.

-Stadio di vecchiaia:

  I versanti hanno raggiunto la minima inclinazione, l’ erosione ed il trasporto si sono ridotti, i prodotti dell’ alterazione si accumulano in posto formando coltri di terreni che addolciscono i dislivelli. I corsi d’ acqua dilagano entro valli larghissime ed aperte, trasportando solo materiali sottili in sospensione.

Il concetto di ciclo venne esposto da Davis il quale considerava come due distinti momenti l’ azione delle forze endogene e quella delle forze esogene, ammettendo per la prima un effetto rapido da rendere praticamente nulli gli effetti della seconda. spesso può esserci una ripresa delle attività endogene o una variazione climatica che hanno indotto un’ interruzione del ciclo evolutivo e la modificazione dei processi di modellamento in atto. In simili casi nasce un nuovo ciclo e si parla di ringiovanimento.

LE ACQUE SOTTERRANEE

La parte delle acque piovane che s’ infiltra nel sottosuolo, riemerge in buona parte sotto forma di sorgenti.

In genere le acque infiltratesi scendono per la permeabilità delle rocce che dipende dal loro grado di porosità  e fratturazione che a loro volta dipendono dalla maggiore o minore presenza di interstizi tra i granuli che compongono la roccia. Nel sottosuolo non ci sono laghi o fiumi però esistono dei sistemi acquiferi. Se in superficie vi sono degli strati permeabili , l’ acqua che penetra scende per gravità finchè non incontra uno strato impermeabile che la sostiene, senza lasciarla passare e si forma così una falda dalla quale si può attingere con pozzi poco profondi, la falda alimentata direttamente dalle acque correnti è detta freatica.

Le falde freatiche :

 Abbondano poco sotto il greto dei fiumi  e sotto le pianure ricoperte da manti alluvionali incoerenti, esse contribuiscono ad alimentare la vegetazione a radici profonde e vengono sfruttate localmente con i numerosi pozzi scavati a mano.

In alcuni casi le acque penetrano in profondità e si stabiliscono tra due strati impermeabili, la falda si muoverà lentamente visto che lo strato che la contiene pende leggermente e si potrà trivellare per sfruttare quest’ acqua. In questi casi l’ acqua sale all’ esterno fino alla fuoriuscita per la pressione (pozzi artesiani).

Acque fontanili e risorgive:

Sorgente per l’ irrigazione ottenuta da falde acquifere non affioranti mediante modesti scavi in forma di pozzi o laghetti.

LE SORGENTI

L’ origine delle sorgenti può essere collegata a cause diverse, i casi più frequenti sono date dalle sorgenti di deflusso, quando uno strato impermeabile inclinato affiora lungo un versante di una vallea fa scolare l’ acqua accumulata entro le rocce sovrastanti.

La sorgente di sbarramento è dovuta ad un ostacolo laterale, quale ad esempio una faglia, o un filone che fa accumulare, lungo un piano inclinato, una quantità d’ acqua tale da sfiorare in superficie.

La  sorgente di trabocco sgorga ai lati di un letto concavo che raccoglie più acqua di quanta ne possa contenere, per analogo motivo l’ acqua può pullulare in pianura.

Le sorgenti carsiche lasciano traboccare acque che sono penetrate in un rilievo attraverso le innumerevoli cavità presenti in una roccia calcarea elaborata dal carsismo.

Le sorgenti di emergenza sono quelle che si verificano quando il livello freatico e la superficie topografica vengano a contatto o per innalzamento del livello freatico o per depressione topografica.

Le sorgenti di versamento o di strato si verificano quando la superficie topografica incide la falda freatica in tutto il suo corpo e interessa anche lo strato impermeabile dell’ acquifero.

Le sorgenti artesiane  sono venute a giorno per affioramento di acque artesiane.

ROCCE CARSICHE E FENOMENI CARSICI

Le acque meteoriche sono in grado di sciogliere alcune rocce e l’ esempio più caratteristico è dato dalle rocce calcaree che originano il fenomeno carsico. L’ erosione carsica prende avvio da un processo chimico ma per la sua evoluzione è necessario che le rocce siano interessate da fessure che permettono la penetrazione dell’ acqua. Difatti le acque riescono lentamente a penetrare e ad aprirsi un varco attraverso le fratture e proseguono nell’ interno la loro azione.

Le forme carsiche superficiali  più caratteristiche sono le doline, depressioni ad imbuto, a calice, con pianta circolare o allungata talvolta provviste di inghiottimento che raccoglie le acque meteoriche e le convoglia nel sottosuolo. Le doline si evolvono allargandosi e in relazione anche con la terra rossa che rallenta l’ infiltrazione dell’ acqua e aiuta l’ azione erosiva sui fianchi della depressione. Può accadere poi che col progressivo allargarsi di due o più doline si abbia la distruzione della parete di separazione e con la formazione di conche.

Le forme carsiche sotterranee più comuni sono le grotte costituite da pozzi e gallerie, costruite dall’ acqua non solo con l’ azione chimica ma anche meccanica. L’ evoluzione carsica procede nell’ interno e dal basso verso l’ alto (erosione inversa), cosicchè è logico trovare grotte chiuse senza uno sbocco all’ esterno. Le stalattiti e le stalagmiti sono costruzioni dovute al dissociarsi del bicarbonato di calcio dall’ acqua per diventare carbonato insolubile e si deposita solidificandosi. Anche il carsismo ha un suo ciclo di giovinezza, maturità e vecchiaia.

GHIACCIAI

Nelle regioni nelle quali le precipitazioni avvengono in forma nevosa, si depositano delle nevi che col tempo si trasformano in ghiaccio. Neve e ghiaccio si conservano al di sopra del limite delle nevi persistenti. Se i pendii sono forti e se lo spessore della coltre nevosa supera un certo limite o si fonde nascono le valanghe.

Un ghiacciaio può definirsi come una grande massa di ghiaccio, derivante dalla neve, che occupa una superficie a varia inclinazione e si muove sotto la spinta del proprio peso.

In esso si possono individuare:

-Il bacino collettore è la parte più alta dove si deposita la neve (alimentazione), ha una forma a ferro di cavallo aperto verso valle.

-Il bacino ablatore è tutta la parte che scende sotto il limite delle nevi perenni, in esso prevale la fusione del ghiaccio.

Secondo le proprietà fisiche i ghiacciai si distinguono in:

-Polari: Antartide, la temperatura è sotto gli 0 °C per tutto l’ anno e la fusione è quasi inesistente.

-Temperati: nei quali d’ estate la temperatura sale sopra lo 0, di conseguenza in essi vi sono fasi alterne di fusione e di cristallizzazione, con circolazione d’ acqua anche abbondante.

-Intermedi : La fusione è limitata e giunge non oltre certe profondità.

Secondo la forma si distinguono in:

-Inlandis:  Antartide, Groenlandia, essi hanno spessori superiori ai 2000 m e giungono fino al mare, dove i movimenti di marea staccano blocchi dando origine agli icebergs.

-Scandinavo :  partono da calotte che coprono gli altopiani e scendono, con più braccia, lungo valli disposte a raggiera o parallele.

-Alaschiano : sono formati da più colate glaciali distinte che scendono da vallate montane in pianura.

-Himalayano: confluiscono da più valli che scendono da alte catene, il loro ghiacciaio, in parte plastico e in parte viscoso, ne impedisce spesso la mescolanza, cosicchè essi alla fine si sovrappongono e si affiancano in un unico grande letto conservando la propria individualità.

I movimenti verso valle di un ghiacciaio dipendono da vari fattori; anzitutto dalla plasticità del ghiaccio e dalla facilità dei piccoli moti intergranulari. Vari granuli possono anche fondere, sotto forte pressione, facilitando lo spostamento; ciò avviene soprattutto nei ghiacciai temperati, il cui movimento è favorito dalla presenza al fondo di un velo d’ acqua che permette lo slittamento sulle rocce di base. ½ è poi la forza di gravità, che è l’ agente principale: essa è tanto più forte quanto maggiore è il pendio su cui poggia la massa ghiacciate quanto più grande è lo spessore del ghiaccio; ma la velocità dipende anche dalla rugosità o meno del fondo, da eventuali ostacoli, da tratti alterni in piano o in contropendenza. La velocità in generale è molto lenta all’ interno degli inlandis, ma diventa enorme sui loro emissari, dove può raggiungere alcuni km all’ anno; è intermedia nei ghiacciai himalayani e minore in quelli alpini.

Crepacci:

Nonostante la plasticità, i movimenti ineguali e le trazioni portano alla formazione di crepacci longitudinali, trasversali, marginali, terminali; essi sono anche molto profondi, di varia larghezza e spesso s’ incrociano isolando blocchi, torri e guglie noti col nome di seracchi.

AZIONE GEOMORFICA DEI GHIACCIAI

Sebbene la neve e il ghiaccio ricoprano attualmente solo una superficie del 10% delle terre emerse, l’ azione erosiva e di deposito esplicata dai ghiacciai è di notevole importanza nel modellamento del rilievo terrestre.

Sappiamo che il ghiaccio non è immobile ma in movimento, comportandosi come una massa molto viscosa che scorre; in virtù di questo movimento il ghiacciaio compie la sua azione erosiva che consta di due processi : estrazione ed esarazione.

L’ estrazione:

Consiste nella fessurazione e frantumazione delle rocce per le continue alternanze di gelo e disgelo che si verificano ai margini e sul fondo del ghiacciaio, e nell’ azione divaricatrice del ghiaccio che si insinua plasticamente e sotto forte pressione nelle fenditure, completa la rottura e ne allontana i materiali. L’ estrazione è fortemente pronunciata alla fronte dei ghiacciai e sui bordi, dove cadono i detriti a volte anche di notevole dimensione, provenienti dallo scalzamento e dalla degradazione dei versanti. Impedisce anche la formazione di falde di detrito che ne proteggerebbero la base.

L’ esarazione:

Consiste nell’ erosione meccanica vera e propria della corrente glaciale e delle acque di fusione che scorrono sotto il ghiaccio, le quali escavano il fondo ed esercitano un’ intensa azione abrasiva con l’ aiuto dei materiali duri trasportati; così si creano delle scanalature larghe  fino ad una cinquantina di cm e profonde fino a 10 cm. A differenza delle acque che concentrano la loro azione erosiva lungo una linea che viene sempre più approfondita, il ghiacciaio erode per tutta la sua ampiezza la depressione nella quale scorre: data la sua caratteristica di massa molto viscosa in movimento, esse tende a dare alla sezione del suo letto la forma che determina il minimo attrito, cioè quella di un semicerchio. il profilo dei ghiacciai non appare come quello dei corsi d’ acqua ma presenta caratteristiche diverse come gli ombelichi e inoltre non ha un livello di base perché la sua spinta è data anche dalle masse dei ghiacci retrostanti tanto che il ghiacciaio può superare anche tratti in salita.

Con il suo movimento il ghiacciaio non solo erode i fianchi ed il fondo ma ingloba anche continuamente tutti i materiali grossi o minuti che cadono casualmente in seno al ghiacciaio, trasportandoli verso valle. Tali detriti di diversa provenienza si raccolgono gradualmente verso i fianchi, sul fondo ed alla fronte del ghiacciaio; ivi formano ammassi, anche cospicui, detti morene.

Le morene laterali sono abbondanti a causa dei detriti che cadono dai versanti montuosi e bordano il ghiacciaio durante la sua lunghezza ingrossandosi gradualmente verso valle. se due lingue glaciali sin affiancano le due morene che le compongono si uniscono a formare una morena mediana.  Materiali detritici che rimangono fra la base del ghiacciaio ed il letto roccioso formano le morene di fondo;  quelli che giungono fino alla fronte di fusione formano le moreno frontali .

Le morene deposte sono riconoscibili perchè il loro materiale detritico è dato da massi e ciottoli immersi in un fango. La deposizione dei materiali è particolarmente accentuata quando i ghiacciai si ritirano e producono forme di accumulo diverse a seconda dei tipi di ghiacciai e di morene e dalle caratteristiche delle rocce di provenienza. Le forme più imponenti sono gli anfiteatri morenici, costituiti da una seria di grandi argini frontali ed archi concentrici, corrispondenti ai depositi lasciati da una potente lingua glaciale in lento ritiro durante diverse fasi di sosta.

AZIONE GEOMORFICA DEL MARE

Quest’ opera modellatrice  può portare all’ arretramento delle linee di costa, quando prevalgono i suoi effetti distruttivi, o ad un avanzamento della terraferma nel caso che siano preponderanti i processi costruttivi. L’ attività erosiva del mare si esplica  per opera delle maree, delle correnti e soprattutto delle onde, che sono il massimo agente modificatore dei litorali. Tale attività che prende il nome di abrasione marina è però largamente agevolata da diversi fenomeni delle costiere.

.-Alterazione chimica delle rocce a contatto con l’ acqua salata.

-La disgregazione meccanica operata dagli altri agenti esogeni.

-L’ azione degli organismi perforatori.

-L’ azione delle onde è molto efficace lungo le coste con acque poco profonde, perché lì esse si trasformano in onde di traslazione, si originano così i frangenti che demoliscono le rocce non solo per l’ enorme pressione ma anche con l’ aiuto dei materiali che lanciano contro la costa dando luogo ad incisioni, nicchie, caverne, arcate, guglie e scogli. L’ acqua che si getta contro queste fessure comprime l’ aria all’ interno di esse e col ritirarsi applica un gioco di compressione e decompressione per cui le incavità esplodono, si rompono, si allargano per poi diventare col tempo vere e proprie grotte di abrasione marina. Quando l’ abrasione marina può agire in maniera relativamente uniforme lungo un tratto di costa alta e rocciosa, in corrispondenza del livello medio del mare si forma una specie di scanalatura che si approfondisce sempre di più; la parete rocciosa sovrastante viene così scalzata alla base e, mancando il sostegno, subisce dei crolli successivi che la fanno arretrare: è questo il fenomeno che provoca l’ evoluzione delle falesie. coste alte ed in forte pendenza che si mantengono più o meno ripide e arretrano progressivamente, con di qualche millimetro all’ anno.

-Il mare ha anche azioni costruttive:

 In minor parte per i depositi chimici e le incrostazioni e in maggior parte per i suoi stessi movimenti. Dovunque la velocità delle onde diminuisca per qualsiasi causa i materiali detritici di diversa provenienza vengono depositati. Ciò si verifica nelle insenature di acqua poco profonda, riparate dai promontori: le onde che riescono a raggiungere il litorale abbandonano ammassi di ciottoli , ghiaie e sabbie che col contributo dei detriti più minuti portati anche dalle correnti, si accrescono ed estendono sempre di più formando spiagge le quali scendono in mare con un leggero pendio. Talvolta i materiali vengono depositati in mare ad una certa distanza dalla riva formandovi un cumulo che si estendo dove l’ onda diretta verso la costa si annulla con quella di ritorno e si origina il cordone litoraneo, che col tempo può emergere e dar luogo ad un lido. Anche per l’ opera esercitata dalle onde si può individuare un ciclo di erosione. Teoricamente esso ha inizio con una sempre maggiore articolazione della costa, a causa del vario e progressivo addentrarsi dell’ attacco da parte del mare; a questo stadio di giovinezza ne segue uno di maturità in cui i promontori vengono sempre più demoliti e le insenature colmate di detriti di spiaggia, con formazione di cordoni litoranei e lingue di sabbia che tendono a racchiuderle: al termine del ciclo, nello stadio di vecchiaia, la costa dall’ originario andamento complicato diventa una costa rettilinea la cui direzione è perpendicolare a quella delle onde e delle correnti che, per erosione e deposizione, l’ hanno modificata. In sostanza l’ evoluzione procede verso una rettificazione della linea di costa.

                                                            ASTROFISICA

Se un fascio di luce incide un prisma esso viene scomposto in una serie di colori che vanno dal violetto al rosso e che variano di frequenza, se la luce originaria è bianca, e che prende il nome di spettro.

                          

Se con uno strumento adatto misuriamo l’ energia distribuita nelle varie lunghezze d’ onda, si vede che essa non è uniformemente distribuita ma ha un andamento come nella ura; se si effettuano diverse esperienze con differenti sorgenti di luce a diversa temperatura si osserva che:

-I colori diventano più intensi

-Con l’ aumentare della temperatura il picco corrisponde al colore con la massima intensità luminosa si sposta verso il violetto.

Si costruisce quindi una scala che indichi con le varie temperature le posizioni dei picchi con la massima intensità luminosa, poichè ad una data temperatura corrisponde sempre un dato colore con la massima intensità luminosa. E quindi esaminando lo spettro stellare si è in grado, una volta definito il colore con la massima intensità luminosa, di risalire alla temperatura della stella in questione. Si è visto che esse variano dai 3000° C  ai  50.000° C, e quindi deduciamo che esse sono fatte di materiale gassoso non essendo possibili raggiungere tali temperature allo stato liquido o gassoso.

Se facciamo un’ altra esperienza in laboratorio usando come sorgente luminosa un gas stimolato da scariche elettriche ci accorgiamo che lo spettro non contiene più tutti i colori ma solo alcuni; essi sono separati da zone scure che indicano la mancanza degli altri (spettri di emissione). La causa è dovuta alla costituzione dell’ atomo:

-Quando un atomo viene sottoposto ad una scarica elettrica i suoi elettroni balzano su orbitali più esterni.

-Questa condizione di eccitazione non è però stabile e per cui alcuni elettroni ritornano nelle orbite originarie e lo fanno liberando una certa quantità di energia, quella acquistata per saltare su altri orbitali.

-Quando emettono energia lo fanno sottoforma di luce che avrà una lunghezza d’ onda ben definita e diversa da atomo ad atomo.

Perciò nello spettro di un solo elemento si osservano colori dovuti all’ emissione di energia di quegli elettroni ricaduti in altre orbite.

Se facciamo passare un fascio di luce bianca attraverso un’ ampolla riempita di gas, gli atomi del gas assorbono solo quelle lunghezze d’ onda necessarie per eccitare gli elettroni, per cui questa luce assorbita non verrà registrata nella curva dell’ intensità luminosa, e cioè in corrispondenza delle lunghezze d’ onda assorbite vedremo delle strisce nere, la cui posizione è diversa per ogni elemento.

Portate in astronomia queste esperienze abbiamo comportamenti delle stelle analoghi, e analizzando il loro spettro siamo in grado di stabilire la composizione gassosa di esse.

Siamo inoltre in grado di distinguere la quantità di atomi ionizzati in base all’ intensità delle loro righe; consideriamo infatti due stelle con la stessa temperatura ma con righe spettrali di diversa intensità, e ciò può essere dovuto solo a differenti pressioni delle rispettive atmosfere. La pressione diversa può essere a sua volta dovuta o a masse differenti o a densità differenti. Visto che le stelle variano poco per quanto riguarda le masse allora dobbiamo considerare le densità e quindi per dimensioni. La stella con le righe spettrali degli ioni più marcate avrà minor pressione e dimensioni maggiori e una luminosità molto maggiore avendo la stessa temperatura. Da misure eseguite su stelle la cui luminosità assoluta era nota per altra via si è stabilita una relazione fra l’ intensità delle righe relative agli atomi ionizzati e la luminosità assoluta. Applicando la stessa relazione a stelle di cui non si conosce la luminosità assoluta e sapendo che quella apparente varia rispetto alla prima in maniera inversamente proporzionale al quadrato della distanza si risale alla distanza della stella.

POSIZIONE DELLE STELLE

Si individuano meridiani e paralleli celesti e si stabilisce la posizione di una stella rispetto ad essi:

-La declinazione equivale alla latitudine terrestre

-L’ ascensione retta equivale alla longitudine.

La declinazione si misura in gradi, l’ ascensione  è riferita a un meridiano fondamentale che non è quello di Greenwich ma esso passa per il punto g o punto d’ Ariete (dove si trova il Sole all’ equinozio di primavera). L’ ascensione retta non si calcola in misure angolari ma in intervalli di tempo immaginando sulla sfera celeste 24 meridiani tracciati ad intervalli di 15° che corrispondono ad un’ ora siderale (1/24 di 23h 56m 4s).

LE GALASSIE

Sono distribuite nello spazio in modo irregolare ma molte formano dei raggruppamenti che comprendono fino a 1000 galassie. La nostra appartiene ad un gruppo che ne contiene 18. Hubble definì la velocità radiale di spostamento di 46 galassie di cui conosceva la distanza in base allo spostamento verso il rosso delle righe spettrali; e così risulto che se si riportava su un diagramma questo spostamento in funzione della distanza si otteneva una retta che testimoniava la proporzionalità diretta delle due grandezze. Il valore di incremento di velocità è stato fissato in 540 km/sec per ogni Megaparsec (costante di Hubble). Così si è stabilita l’ età dell’ universo considerando come origine di esso il momento in cui tutte le galassie erano concentrate, quest’ età risulto aggirarsi attorno ai 2 miliardi di anni che è piuttosto bassa.

Con le misure delle distanze basato sulle ce feldi (vedi oltre) si arrivò a misure più esatte che portarono a distanze doppie rispetto a quelle considerate da Hubble, con conseguenti velocità di recessione che sono circa la metà di quella di Hubble. E ulteriori studi abbassarono ancora la costante fra valori da 50 a 105 km/sec per Megaparsec; comunque è indubbio che le galassie si allontanano dalla nostra con velocità crescenti all’ aumentare delle distanze.

-Teoria del BIG-BANG.

-Teoria della creazione continua e dello stato stazionario:

 Questa teoria stabilisce che non ci fu nessuno scoppio iniziale ma che tutto è sempre esistito e che l’ universo è statisticamente immutabile.  Ciò non significa che i fenomeni siano fissi ma che essi si compensano:

dato che è dimostrato che l’ universo è in espansione, per mantenere lo stato stazionario è necessaria la formazione continua di una certa quantità di H, devono cioè formarsi nuove galassie man mano che si allontanano le altre mantenendo sempre uguale la densità dell’ universo. Perchè ciò si verifichi basta che si produca solo 1 atomo di H per kmc all’ anno.

                                                        

                                                           IL SOLE

Stella più vicina alla Terra, distanza media circa 149,6 milioni di km (1 U.A.)

La sua superficie visibile è detta fotosfera:

Essa presenta una struttura granulare con cellule di dimensioni variabili e mutevoli sia in forma che in dimensioni, sembra quasi una superficie bollente. Al di sopra c’ è lo strato invertente che è responsabile in massima parte delle righe delle righe nere di assorbimento dello spettro (righe di Fraunhofer).

Al di sopra della fotosfera c’ è una atmosfera solare costituita da una cromosfera e da una corona.

La cromosfera è un involucro trasparente di gas incandescente che avvolge la fotosfera, essa è visibile per breve tempo durante un’ eclissi di Sole ed essa appare allora come un sottile strato roseo il cui bordo è sfrangiato da punte luminose dette spicole, che appaiono come un prolungamento verso l’ alto di moti turbolenti dei granuli della fotosfera.

La corona è la parte più esterna dell’ atmosfera solare ed è formata da un involucro di gas ionizzati sempre più rarefatti. La sua luminosità è cosi bassa che la corona si può osservare solo durante un’ eclissi di Sole quando essa appare con una luminosità pari alla metà di quella della Luna piena. Nella parte più esterna della corona le particelle ionizzate raggiungono una velocità tale da sfuggire alla gravità solare e si disperdono nello spazio per costituire il vento solare.

Inoltre dobbiamo segnalare la presenza di brillamenti e le protuberanze. Le protuberanze sono grandi nubi filamentose di idrogeno che si innalzano dalla cromosfera  e penetrano nella corona fino ai 20-40.000 km, hanno forma di immense fiammate , di vortici, di archi giganteschi lunghi anche 100-200.000 km; anch’ esse si osservano durante le eclissi.

I brillamenti sono violentissime esplosioni di energia, veri e propri lampi di luce associati a scariche elettriche e si proano in pochi minuti per poi estinguersi. Quando un brillamento esplode questo può emettere anche getti di materia gassosa e un flusso di particelle atomiche; queste particelle ionizzate possono raggiungere il nostro pianeta dando origine alle aurore.

Esistono anche i flocculi che sono subitanei aumenti di luminosità in grani della fotosfera.

I filamenti sono le proiezioni sul disco solare delle protuberanze, appaiono come zone filiformi più scure.

Infine i buchi coronali sono vaste aree della corona solare con temperature e densità inferiori alla norma. Essendo più fredde ci appaiono di colore più scuro, esse costituiscono dei varchi per le particelle emesse dal Sole.

Infine rimane da considerare le macchie solari  (vedi Accordi  g. 25-26) e Dispensa.

                                                           LA LUNA

Origini della Luna:

Teoria della fissione:

Secondo questa teoria  (Darwin), la superficie terrestre al momento della formazione della Terra si è deformata con conseguente distacco di un certo volume di materia che successivamente ha costituito la Luna.

Teoria della cattura:

Essa ritiene che la Luna fosse un corpo vagante nello spazio che è stato catturato dal campo gravitazionale della Terra.

Teoria dell’ accrescimento:

Questa teoria ritiene che la Luna si sia formata contemporaneamente alla Terra o dalla nebulosa primordiale, che ha generato tutto il sistema solare, oppure da un anello di materia che ruotava intorno alla Terra quando questa era già formata. Tale anello avrebbe costituito inizialmente il nucleo lunare che si sarebbe poi accresciuto per attrazione della altre particelle.

Il mese sinodico (tempo di rivoluzione calcolato con l’ allineamento con Terra Sole) dura 29g 12h 44m, quello siderale (rotazione intorno al proprio asse e anche rivoluzione intorno alla Terra) dura 27g 7h 43m; il motivo di questa discrepanza dipende dal fatto che durante i 27 giorni circa della rivoluzione lunare la Terra si sposta nel suo movimento intorno al Sole; per avere quindi un secondo allineamento del sistema Terra-Luna-Sole sono necessari circa 2 giorni, cioè il tempo per percorrere l’ angolo a della ura. La velocità del moto di rivoluzione lunare è di circa 1 km/sec.

 

Dato che la Luna ruota intorno alla Terra con una velocità angolare molto inferiore a quella di rotazione della Terra intorno al proprio asse, un osservatore terrestre vede la Luna muoversi in senso orario, mentre in realtà avviene il contrario ma con velocità angolari differenti.

Si chiamano nodi o punti draconici i punti in cui la  Luna durante la sua rivoluzione interseca il piano dell’ eclittica. Tali punti sono soggetti ad un movimento in senso orario molto rapido che fa loro compiere una rotazione completa in 18 anni e 2/3.

MOTO DI TRASLAZIONE LUNARE

La Luna ruotando intorno alla Terra si sposta insieme ad essa e quindi anche intorno al Sole. Il moto assoluto della Luna nello spazio sarà quindi la risultante di questi due movimenti che è una curva particolare che si avvicina ad un epicicloide che è quella curva percorsa da un punto che descrive una circonferenza mentre il centro di questa si sposta linearmente.

LIBRAZIONI LUNARI

Abbiamo detto che la Luna, per la coincidenza dei periodi di rotazione intorno al proprio asse e di rivoluzione intorno alla Terra presenta sempre la stessa faccia ad un osservatore terrestre. Ciò in  effetti non è rigorosamente esatto in quanto la velocità di rivoluzione della Luna intorno alla Terra non è costante, mentre lo è il suo periodo di rotazione intorno al proprio asse. Oltre a ciò, l’ asse di rotazione della Luna non è perpendicolare al piano dell’ orbita ma inclinato di 83° 20’. Le librazioni lunari sono appunto degli ondeggiamenti della visuale della Luna. Si hanno delle librazioni in longitudine e in latitudine, le prime presentano un escursione di 8° mentre le altre di 6° 50’. Esiste anche una librazione parallattica o diurna, che riguarda la diversa visuale della Luna ed una librazione fisica , provocata dall’ attrazione della Terra sul rigonfiamento equatoriale lunare (l’ asse della Luna compie un movimento analogo a quello di nutazione dell’ asse terrestre), tale librazione è pari ad un arco di 1’.

Librazioni in longitudine: per la II legge di Keplero la Luna in perigeo ruota più velocemente che in apogeo.




[1]Il professore non ha parlato di sectiune isogoniche per descrivere quelle sectiune che rispettano gli angoli, ma le ha inserite tra le sectiune conformi per cui in teoria sarebbero tre le classi di sectiune esistenti (1,3,4); inoltre le sectiune affillatiche le ha chiamate semplicemente equidistanti.


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