Raggio della Terra r = ~6.400 km

Perimetro: 2r = ~40.192 km

La Terra impiega ~24h per completare una rotazione... 40.192

24 = 1.674,67

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

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

...il tutto senza considerareil moto di rivoluzione (~365,26d)

Terr

a

...relativamente al quale viaggiamo a ~107.000km/h

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

...sono ~810.000km/h...sono ~810.000km/h

Sistema Solar

Il sole si trova a ~27.000 anni-luce dal centro della galassia ed è impegnato in questo moto da ~200 milioni di anni.

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

...in rotta di collisione con Andromeda,ad una velocità di ~230.000 km/h.

(attualmente a ~2,3 milioni di anni-luce di distanza)

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

...noi siamo qui

“Quello che conosciamo è una goccia, ciò che ignoriamo è un oceano immenso” Isaac Newton (1643-1727)

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

Questa è la Terra vista dalla sonda.

Rotazione

T ~24h

Rivoluzione

T ~365 giorni

Variazione dell’inclinazione

T ~40.000 anni

Precessione e Nutazione

T ~26.000 anni

Precessione e Nutazione

T ~18 anni e 8 mesi

Precessione anomalistica (o del perielio)

T ~120.000 anni

2011

2012

2013

Rotazione galattica

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

E’ infine possibile individuare le seguenti situazioni.

1.1. ASTRI SEMPRE VISIBILI ASTRI SEMPRE VISIBILI se 90°- || ( om )2.2. ASTRI SORGENTI E TRAMONTANTIASTRI SORGENTI E TRAMONTANTI se || < 90°- || 3.3. ASTRI MAI VISIBILI seASTRI MAI VISIBILI se|| 90°- || (et)

1.1. ASTRI SEMPRE VISIBILI ASTRI SEMPRE VISIBILI se 90°- || ( om )2.2. ASTRI SORGENTI E TRAMONTANTIASTRI SORGENTI E TRAMONTANTI se || < 90°- || 3.3. ASTRI MAI VISIBILI ASTRI MAI VISIBILI sese|| 90°- || (et)

Dalla figura si può osservare che alla culminazione superiore si ha che:Dalla figura si può osservare che alla culminazione superiore si ha che:Z Z

Mentre alla culminazione inferiore si ha invece che:Mentre alla culminazione inferiore si ha invece che:Z Z ––

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

……la sfera celeste per un osservatore al Polo Nordla sfera celeste per un osservatore al Polo Nord

…un’ulteriore premessa, da non trascurare, è quella legata alle misure ed alla precisione delle stesse. In particolare, può aver senso ricordare che la velocità della luce, nel vuoto, corrisponde a ≈300.000km/s.Si provi dunque a calcolare l’errore, in termini di distanza, che si commette allorché l’errore è di 1 secondo.Più in avanti vedremo infatti che con le attuali tecnologie i corpi celesti sono stati sostituiti con i satelliti (GPS) e la precisione nel posizionamento può essere molto elevata a condizione di disporre di cronometri molto precisi…

GLI ATTORIGLI ATTORIA seconda che l’utente della sfera celeste sia l’ASTRONOMOASTRONOMO oppure il NAVIGANTENAVIGANTE, le cose cambiano.Il primo, infatti, ha il compito di costruire l’architettura dell’astronomia; il secondo, invece, usufruisce del lavoro dell’astronomo, per ricavare la propria posizione sfruttando i corpi celesti, utilizzando le EFFEMERIDI (NAUTICHE), ovvero quella pubblicazione annuale contenente i dati identificativi e le posizioni dei (principali) corpi celesti (ad es. SOLE, LUNA, VENERE, MARTE, GIOVE, SATURNO, STELLE …solo le principali!).

L’astronomo prende come riferimento l’asse polare ed il piano equatoriale, mentre il navigante si riferisce alle uniche variabili misurabili certe di cui dispone: la verticale e l’orizzonte.Entrambi sono definiti come “sistemi di coordinate locali”. Sarà infine necessario introdurre un terzo sistema di riferimento che non dipenda dall’osservatore…

SISTEMA DI COORDINATE LOCALI ORARIESISTEMA DI COORDINATE LOCALI ORARIEConsente di identificare un astro attraverso due coordinate: l’angolo orario e la declinazione (tt,

SISTEMA DI COORDINATE LOCALI ALTAZIMUTALISISTEMA DI COORDINATE LOCALI ALTAZIMUTALIIn questo caso le coordinate identificative dell’astro sono l’altezza e l’azimuth (hh, aa)

Ci resta infine da introdurre il SISTEMA URANOGRAFICO EQUATORIALESISTEMA URANOGRAFICO EQUATORIALE che posiziona gli astri in cielo prendendo come riferimento il punto verniale (intersezione dell’ECLITTICAECLITTICA con l’equatore celesteL’astro viene perciò identificato dalla declinazione e dall’ascensione retta, dunque: ().

ts = t* +

t* = ts –

t* = ts + (360°- )

t* = ts + co

ts = Ts +

ts = Ts + ...perché il riferimento sulle Effemeridi è Greenwich.

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

GiornoGiorno: intervallo di tempo in cui la Terra compie un giro completo della sua rotazione.

Giorno sidereoGiorno sidereo: si misura tra due culminazioni successive di una stella su un certo luogo della Terra.

A causa del contemporaneo moto di rivoluzione, differisce dal giorno sidereo di circa 4’.

Il giorno sidereo dura esattamente 23h 56’ 04’’, la reale durata della rotazione terrestre. Non si presta però ad essere usato come unità di misura del tempo.

Giorno solareGiorno solare: si misura tra due culminazioni successive del Sole su un certo luogo della Terra.

La sua durata non è costante e varia da un massimo in perielio ad un minimo in afelio.

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

A causa della sua durata variabile, anche il giorno solare non è una buona unità di misura per il tempo.

Si è convenuto quindi di prendere come riferimento il giorno solare giorno solare mediomedio, che è stato suddiviso in 24 ore esatte. Esso differisce al massimo di 40’’ (in più o in meno) dal giorno solare vero e proprio.

A causa del moto di rotazione il Sole si sposta di circa 1°di longitudine ogni 4’. In punti a differente longitudine il tempo verotempo vero (o solare) è quindi differente.

Nei punti situati più ad est il Sole è già passato (ed il tempo è avanti); nei punti più ad ovest il Sole non è ancora arrivato (ed il tempo è indietro).

Per queste ragioni il tempo vero o solare non può essere impiegato come misura pratica di tempo.

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

La superficie terrestre è stata quindi suddivisa in 24 spicchi di 15°di longitudine chiamati fusi orarifusi orari.

All’interno di ogni fuso, convenzionalmente, si è stabilito di assegnare a tutti i punti la stessa ora convenzionaleora convenzionale, pari all’ora solare del meridiano centrale del fuso.

Spostandosi di un fuso verso ovest l’orologio va spostato indietro di un’ora.

Spostandosi di un fuso verso est l’orologio va spostato in avanti di un’ora.

Tuttavia lo spostamento attraverso i fusi orari alla fine incontra qualche difficoltà...

Meridiano di Greenwich

Mart. 22/5ore 12.00

Antimeridiano di Greenwich

Antimeridiano di Greenwich

Verso estVerso ovest

Mart. 22/5ore 24.00

Lato

asi

atic

o

Mart. 22/5ore 00.00

Lato

am

eric

ano

Lato

am

eric

ano

Mart. 22/5ore 00.00

Lato

asi

atic

oMart. 22/5ore 24.00

Sui due lati dell’ antimeridiano di Greenwichantimeridiano di Greenwich (180° longitudine sia est che ovest) vi è una differenza di orario di 24 ore (l’ora è la stessa, ma la data differisce di un giorno).

Antimeridiano di Greenwich

Mart. 22/5ore 24.00

Lato

asi

atic

o

Lato

am

eric

ano

Mart. 22/5ore 00.00

Nell’attraversare l’antimeridiano di Greenwich si deve opportunamente adeguare la data sul calendario.

Verso ovest

Si salta un giorno

Verso est

Si ripete due volte la stessa data

L’antimeridiano di Greenwich prende il nome di linea di cambiamento data.

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

Anno tropico o solareAnno tropico o solare: intervallo di tempo che intercorre tra due solstizi; la sua durata (365g 5h 48m 46s) corrisponde alla durata reale di una rivoluzione terrestre.

Poiché l’anno tropico non corrisponde ad un numero intero di giorni, non si presta per essere impiegato nei calendaricalendari, che si basano invece sull’ anno civileanno civile, formato da un numero intero di giorni.

La differenza tra anno tropico ed anno civile è tuttavia alla base di tutte le difficoltà connesse alla elaborazione di un calendario.

Nel Calendario romanoCalendario romano l’anno, era diviso in 12 mesi lunari e durava 355g. Ogni due anni si aggiungeva un mese intercalare di 22 giorni.

La non corrispondenza con l’anno solare, con l’andare dei secoli, arrivò a creare grave disaccordo tra le date del calendario e le vicende stagionali.

Nel Calendario giulianoCalendario giuliano, introdotto da Giulio Cesare nel 45 a.C., considerava l’anno solare di 365g 6h e fissava l’anno civile in 365g. Per compensare le differenze, ogni 4 anni vi era un anno bisestile di 366g.

L’anno solare del calendario giuliano era superiore al vero di 11m 14s11m 14s e la differenza si fece sentire col passare dei secoli.

Nel 16°secolo, infatti, il passaggio del Sole all’equinozio di primavera avveniva l’11 marzo, anziché il 21.

Tale divario suscitò nel papa Gregorio XIII la preoccupazione circa lo spostamento nel tempo della Pasqua, celebrata la prima domenica dopo il plenilunio che segue l’equinozio primaverile.

Per risolvere il problema Gregorio XIII, nel 1576, convocò un’apposita commissione, formata da astronomi, matematici ed ecclesiastici, che lavorò diversi anni.

Si provvide innanzitutto ad eliminare il 10 giorni di differenza che si erano accumulati, saltando direttamente dal 4 ottobre 1582 al 15 ottobre 1582.

Si stabilì inoltre che tra gli anni secolari, tutti bisestili nel calendario giuliano, fossero considerati tali soltanto quelli in cui il gruppo di cifre precedenti i due zeri fossero divisibili per quattro.

Così, mentre sono stati bisestili il 1600 ed il 2000, non lo sono stati il 1700, il 1800 ed il 1900.

Dopo diversi contrasti, di natura politica e religiosa, il calendario calendario gregorianogregoriano è stato adottato quasi universalmente.

Così come è strutturato tale calendario andrà bene fino al 4317 d.C.; poi bisognerà ideare qualche sistema per rimediare ad una piccola eccedenza dell’anno civile su quello solare…

Si è detto in precedenza che per regolare gli eventi della vita civile è stato adottato come misura del tempo il “Sole medio”. Inoltre poiché il giorno di un qualsiasi astro inizia allorché lo stesso passa per il meridiano superiore e per il Sole ciò avviene a mezzogiorno, ecco che per ragioni di praticità si fa riferimento al passaggio del Sole al meridiano inferiore (...corrispondente alla mezzanotte). Quest’ultimo aspetto è facilmente rilevabile sulle Effemeridi Nautiche confrontando i valori di UT e T.Al navigante è pertanto indispensabile determinare il valore dell’angolo orario rispetto al sole vero che si ottiene grazie all’EQUAZIONE DEL TEMPO, definita da:

m = tv – tme si trova sulle Effemeridi, nelle pagine giornaliere, nelle colonne relative al Sole. Viene fornito l’angolo orario del Sole vero (T9 in corrispondenza dell’ora media civile (Tm). Tale differenza corrisponde a circa ±15 minuti (al massimo 17m 32s).

Tra gli infiniti di siti che forniscono le Effemeridi ve ne riportato uno dei tanti, la cui schermata viene riportata qui sopra.Si trova al link: http://www.smithsofweston.com/NavCelestial.php

Piccola legendaPiccola legendaGHAGHA == Ts (Tempo Sidereo riferito a Greenwich, Greenwich Hour Angle)Ts (Tempo Sidereo riferito a Greenwich, Greenwich Hour Angle)SHASHA == coco (Coascensione retta, Sidereal Hour Angle) (Coascensione retta, Sidereal Hour Angle)LHALHA == t* (Tempo sidereo locale, Local Hour Angle)t* (Tempo sidereo locale, Local Hour Angle)RARA == Ascensione Retta (Right Ascention) Ascensione Retta (Right Ascention)ZZnn == a Azimutha Azimuth

S.D.S.D. == Semi Diametro (Semi Diameter)Semi Diametro (Semi Diameter)HcHc == Altezza Stimata (Calculated Altitude)Altezza Stimata (Calculated Altitude)HoHo == Altezza Osservata (Observed Altitude)Altezza Osservata (Observed Altitude)

Meridian Crossing = Istante del Passaggio al Meridiano (Culm. Sup.)Meridian Crossing = Istante del Passaggio al Meridiano (Culm. Sup.)

VIDEOVIDEO

• Moto apparente degli astri http://www.lescienze.it/news/2013/02/05/video/death_valley_dreamlapse_pioggia_meteorica_ufo-1494609/1/

• La rivoluzione astronomica dal sistema tolemaico a quello copernicano http://www.youtube.com/watch?v=JwovCoHNHSI

• Le 3 leggi di Keplerohttp://www.youtube.com/watch?v=wRDdRDcnkuM

• Moto di rivoluzionehttp://www.youtube.com/watch?v=GObdG4YB4bE

• I movimenti della Terrahttp://www.youtube.com/watch?v=82p-DYgGFjI

APPSAPPS

• http://astro.unl.edu/naap/

RIFERIMENTIRIFERIMENTI• Istituto Idrografico della Marina “Effemeridi Nautiche 2013”• http://www.astrosurf.com/cosmoweb • http://www.lescienze.it/news/2013/02/05/video/death_valley_dreamlapse_pioggia_meteorica_ufo-1494609/1/• http://www.youtube.com/watch?v=JwovCoHNHSI• http://www.youtube.com/watch?v=wRDdRDcnkuM• http://www.youtube.com/watch?v=GObdG4YB4bE• http://www.youtube.com/watch?v=82p-DYgGFjI• http://dominic-cooray.blogspot.it/2009/11/annapurna-star-trails.html • http://www.liceodavincifi.it/_Rainbow/.../misura%20del%20tempo.ppt• http://1.bp.blogspot.com/_7cUbB9oDb3Y/TO19ZQnILyI/AAAAAAAAADY/rCcYd8ib_8A/s1600/

moto+rotazione+e+rivoluzione.bmp• http://www.windoweb.it/guida/scienze/scienze_foto/tempo_02.jpg• http://www.ac-ilsestante.it/ASTRONOMIA/scuola/descalzo/moti/moti_terra.html• http://it.wikipedia.org

http://en.wikipedia.org/• http://www.nauticoartiglio.lu.it/almanacco/quaderni/www/sfera/WITN_sfera_1.htm• http://www.villasmunta.it/geodesia/coordinate_celesti_definizioni.htm• http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=9248

http://vialattea.net/eratostene/index.php?option=com_content&view=category&id=40&Itemid=165http://astronomia.comze.com/inseguimento.htm

• http://www.navigazione-aerea.com/4-il-tempo-e-la-sua-misura/• http://www.smithsofweston.com/NavMike.php •