L’origine della Luna? È ancora un mistero

detail-luna_origine-300x201      Su questo blog c’è già stato più di un post sulla Luna, il nostro unico satellite naturale che orbita intorno alla Terra alla velocità di 3.700 km/h.

La Luna è un corpo celeste ormai stabile, al contrario della Terra che è in continua evoluzione per i suoi fenomeni endogeni ed esogeni. Ma qual è stata la sua origine?

Nonostante i vari allunaggi e i circa 300 kg di rocce e polveri lunari portati sulla Terra e analizzati, non c’è una teoria che vede gli studiosi concordi. Esistono diverse teorie. Una di queste asserisce che la Luna sia stata “catturata” dalla forza gravitazionale del nostro pianeta (teoria della cattura). Invece secondo la teoria del “pianeta doppio”, Terra e Luna si sarebbero originate insieme dai materiali che hanno dato origine all’intero Sistema solare. Da circa trent’anni però esiste un’altra teoria prevalente: quella dell’impatto della Terra con un altro corpo celeste (chiamato Theia) grande quasi come Marte. Quest’impatto sarebbe avvenuto tra i 4 e i 4,5 miliardi di anni fa. I numerosissimi frammenti di materiali che sono scaturiti dallo scontro sarebbero entrati in orbita e, aggregandosi in corpi di dimensioni via via crescenti, avrebbero dato origine alla Luna.

Due studi recenti pubblicati su Science e Nature, basati su nuove analisi chimiche e su simulazioni al computer confermerebbero ulteriormente l’ipotesi dell’impatto.

Le nuove analisi sono state effettuate da due diversi laboratori: nella Scripps Institution of Oceanography e nella Washington University di St. Louis. Sono studi sugli isotopi “volatili” di vari elementi chimici. Gli isotopi volatili, più leggeri, sarebbero stati liberati dall’impatto e non avrebbero partecipato all’aggregazione dal materiale lunare. Non sono state trovate ipotesi più plausibili per spiegare la carenza di questi isotopi dalla composizione delle rocce lunari. Ma perché questi isotopi sulla Terra sono più abbondanti e non si sono “liberati” anche dalle rocce terrestri? La spiegazione forse va ricercata nella maggiore forza gravitazionale della Terra che ha trattenuto anche i gas atmosferici, tra cui anche il vapore acqueo e quindi l’acqua liquida. Le simulazioni al computer non riguardano le analisi chimiche ma alcuni parametri fisici, in particolare quelli legati alla rotazione del sistema Terra-Luna, come il momento angolare. Cos’è? Viene anche definito “momento della quantità di moto”.

In generale, il momento di una forza, rispetto a un punto o a un asse , è il prodotto dell’intensità della forza per la distanza del punto (o dell’asse) dalla retta d’azione della forza. La distanza costituisce il braccio della forza. Nei corpi in rotazione, come tutti i corpi celesti, il momento angolare si calcola considerando la massa dei corpi, la loro velocità e la distanza dell’asse di rotazione. Il momento angolare è una grandezza che entra in gioco, in scala molto, molto più ridotta, nelle leve costituite dai corpi “incernierati”, ad esempio le porte. Non è un caso infatti che le maniglie delle porte sono collocate distanti dai cardini e dall’asse di rotazione: il momento della forza, necessario per aprire o chiudere la porta si può ottenere con una forza del nostro braccio molto più piccola!

Le simulazioni sui momenti angolari del sistema Terra-Luna porterebbero una ulteriore prova alla teoria dell’impatto, che appare la più probabile, ma non ci sono certezze.

L’immagine è stata tratta da: Nasa/Jpl-Caltech

La forma della Terra

geoide-300x296     La questione della forma della Terra è stata dibattuta fin dall’antichità. Da una Terra piatta si è passati ad una forma sferica. I primi ad ipotizzare una Terra sferica furono Pitagora nel V secolo a.C e poi Eratostene di Cirene nel III secolo a.C. Con la sua celebre esperienza che considerava due città, Siene e Alessandria d’Egitto, Eratostene stimò che l’intera circonferenza terrestre (meridiano più antimeridiano) misurasse da 39.000 a 46.000 km. Per ottenere risultati più precisi, dovettero passare oltre diciannove secoli, solo nel 1671 J. Picard ottenne misure più vicine a quelle reali, circa 40.009 km . Nel corso della storia, le prove a sostegno della “sfericità” terrestre sono state molte: l’analogia con gli altri pianeti; la forma circolare dell’orizzonte; la prova delle navi in avvicinamento alle coste: si vede prima la parte in alto e poi la chiglia; la circumnavigazione del globo (il primo ad effettuarla fu Magellano); l’ombra circolare proiettata dalla Terra nelle eclissi di Luna; la diversa distribuzione e inclinazione dei raggi solari alle diverse latitudini; il variare dell’altezza della stella Polare sul piano dell’orizzonte quando ci si sposta tra l’Equatore e i Poli. La prova più evidente oggi è rappresentata dalle bellissime foto della Terra vista dallo spazio. A causa della differenza di 21 km tra il raggio polare e quello equatoriale che rende la Terra schiacciata ai Poli, si è passati dalla forma sferica a quello di ellissoide di rotazione che, tuttora, è il solido geometrico che più si avvicina alla forma reale del nostro Pianeta. Per il nostro corso di studi il valore medio del raggio terrestre, 6371 km, è un’approssimazione più che sufficiente. Infine si è arrivati al geoide, un solido (non geometrico) leggermente depresso in corrispondenza degli oceani e dei mari e gonfio in corrispondenza delle masse continentali. La scorsa primavera, il German Geodetic Research Institute (DGFI) di Monaco di Baviera, ha proposto un nuovo tipo di geoide: basato sulla distribuzione della forza gravitazionale sulla superficie della Terra, i cui dati sono stati raccolti con molta precisione da un satellite artificiale (GOCE) dell’ESA.

La notizia, riportata sul sito dell’ESA, l’Ente Spaziale Europeo, e da comunicati stampa, è stata riproposta anche da Victoria Jaggard il 15 settembre 2011, sul National Geographic Italia.

L’immagine elaborata da Stefan Fichtel mostra il geoide terrestre con depressioni e protuberanze di diversi colori, modellato solo in funzione dei valori della gravità della Terra. Certo, in quanto a bellezza, non è paragonabile alle foto dallo spazio del pianeta azzurro! Ma mostra cose che i nostri sensi non ci permettono di osservare. Ricordiamo che il valore medio sulla Terra della forza gravitazionale (g) è di 9,81 N/kg e ci consente di esprimere (e distinguere) il peso (una forza) di un corpo in relazione alla sua massa (proprietà intrinseca della materia). Nell’immagine si notano (in rosso) protuberanze significative in corrispondenza dell’Oceano Pacifico, dell’Australia e dell’Antartide. Una vasta depressione invece, con bassi valori di forza gravitazionale, si nota in corrispondenza dell’Oceano Indiano, dell’India e dell’Asia centrale, un’altra tra la costa orientale del continente americano e la dorsale medio-atlantica.

Per il videoclip: Una visione della gravità terrestre senza precedenti.

La conferenza stampa (in inglese) sulla presentazione dei dati

Giornata mondiale della Terra

eday5     La giornata mondiale della Terra è stata celebrata il 22 aprile scorso. Si tratta della 41a edizione perché l’iniziativa partì dagli USA il 22 aprile del 1970 e da allora si ripete ogni anno alla stessa data. Fu il senatore democratico Gaylord Nelson ad appellarsi ai cittadini americani per una storica manifestazione a difesa del Pianeta. L’iniziativa ebbe un successo insperato e da allora ad oggi siamo arrivati a circa 180 Stati aderenti e quest’anno 114 Paesi hanno previsto impegni concreti. Ma è soprattutto una manifestazione di volontà ed un impegno di cittadini. In Italia le televisioni hanno quasi ignorato la celebrazione ma il tam tam è stato portato avanti da Internet e da alcune radio, nazionali e locali, oltre che da qualche giornale e settimanale. Non si tratta di una celebrazione inutile ma di un momento per fare il punto della situazione dell’ambiente sulla Terra. Capire cosa è stato fatto e cosa rimane da fare, chi si impegna e chi no. Divulgare dati e soprattutto azioni di buon senso. Sono proprio le azioni di buon senso a cui si appella il sito http://www.giornatamondialedellaterra.it/ referente per l’Italia dell’Earth Day Network, l’ente internazionale che gestisce l’evento. Quest’ultimo si è proposto di raccogliere nel mondo “un miliardo di azioni verdi” da presentare al summit ONU di Rio De Janeiro sullo Sviluppo sostenibile che ci sarà nel 2012. La azioni di buon senso che si raccolgono in Italia sono finalizzate a quest’obiettivo internazionale oltre che a migliorare “dal basso” lo stato del nostro pianeta. Chiunque può inserire la/le propria/e azione/i di buon senso

Alcuni esempi di azioni già inserite da centinaia di cittadini: impegno a ridurre drasticamente l’uso dell’automobile; impegno ad utilizzare la bici per spostarsi o a camminare a piedi entro un raggio di tre-quattro km; impegno a comprare e consumare cibi per la cui produzione è prevista una bassa emissione di CO2; impegno ad utilizzare i detersivi “alla spina” per ridurre l’acquisto e la conseguente produzione di imballaggi; impegno a consumare l’acqua di rubinetto o in caso di necessità di acqua imbottigliata, quella prodotta nella propria Provincia o Regione; in generale preferire i prodotti locali; non lasciare luci inutilmente accese o elettrodomestici in standby; evitare di stampare documenti non necessari; utilizzare solo borse di cotone o comunque riciclabili; riduzione del consumo di detersivi e accurata differenziazione dei rifiuti; impegno a divulgare le azioni di buon senso, soprattutto presso i giovani è quegli adulti insensibili ai problemi ambientali. Tu cosa proponi di nuovo e di buon senso? Oppure cosa ti impegni a fare tra ciò che è stato già proposto? Hai la forza, la volontà di raccogliere questi impegni o una loro parte? Sicuramente tanti fatti, riportati quotidianamente dai mass media dimostrano che molti, con alti livelli di responsabilità, il buon senso lo hanno perso, ma noi possiamo fare di meglio. Da parte nostra siamo già impegnati in diverse azioni tra quelle menzionate e in più siamo impegnati a piantare alberi ogni anno. Questo blog poi è uno strumento di divulgazione didattica, segnalazione di informazioni e sensibilizzazione ambientale, è di per sé un’azione di buon senso. Spero. Comunque buona Pasqua a tutti. È una grande giornata per prendere impegni importanti.

Un breve video di sensibilizzazione:  http://www.youtube.com/watch?v=B7MDUf6Gm34

Un brano video e musicale relativo all’edizione del 2010:  http://youtu.be/Mpw5ihDkP74

Le eclissi

eclissi SoleA Torino il 4 gennaio scorso non è stato possibile osservare l’eclissi di Sole. Il cielo è stato coperto da nuvole per l’intera giornata. Possiamo però osservare i video ripresi in altre parti d’Italia o d’Europa e messi in rete. Ad esempio quello ripreso dall’Osservatorio Astronomico di Napoli (durata 1’34”) da Enrico Cascone.

Ma cosa significa eclissi e quando avviene un’eclissi? Eclissi significa temporanea invisibilità di un astro per l’interposizione di un altro astro e deriva dal greco ecleìpein “abbandonare” e poi dal latino eclipsis. L’eclissi avviene quando Sole, Terra e Luna si trovano allineati e uno dei corpi celesti che si può trovare in mezzo (Terra o Luna che distano l’una dall’altra circa 384.000 km, certamente non il Sole che dista dalla Terra circa 150 milioni di km) intercetta i raggi solari.

Se è la Terra a interporsi tra il Sole e la Luna, l’ombra della Terra viene proiettata sul “disco” lunare e si ha l’eclissi di Luna. Questo accade quando siamo nella fase di Luna piena perché il nostro satellite è in posizione opposta rispetto al Sole. Naturalmente non basta che ci sia Luna piena per avere l’eclissi di Luna, altrimenti ne avremmo una ogni mese, ogni plenilunio (se l’orbita della Terra intorno al Sole e quella della Luna intorno alla Terra fossero complanari, ogni mese avremmo anche un’eclissi di Sole). Invece l’eclissi lunare è un fenomeno che avviene approssimativamente ogni sei mesi perché la Luna, normalmente si sposta sopra e sotto il cono d’ombra proiettato dalla Terra. Infatti l’orbita lunare è inclinata di circa 5° rispetto all’orbita di rivoluzione (eclittica) del nostro pianeta intorno al Sole. Per avere le eclissi è necessario che i tre astri siano allineati lungo la “linea dei nodi” cioè i punti di intersezione delle due orbite. I nodi però si trovano in due parti opposte dell’orbita, per questo le eclissi capitano ogni sei mesi circa. Consideriamo anche che i nodi non sono punti fissi ma percorrono l’intera eclittica in 18 anni circa, perciò gli intervalli tra un’eclissi e l’altra non sono gli stessi. Le eclissi lunari possono essere parziali (solo una parte della Luna viene oscurata) oppure totali e, a differenza di quelle solari, sono visibili da regioni geografiche terrestri molto più estese.

L’eclissi solare invece si ha quando è la Luna a interporsi tra il Sole e la Terra e ciò può avvenire solo quando siamo nella fase di Luna nuova. In questo caso il disco lunare copre il Sole che ci appare occultato. La grandezza apparente dei due astri visti dalla Terra può essere simile e il Sole può essere coperto tutto (eclissi totale, dura solo pochi minuti ed è osservabile solo da una piccola regione della Terra) o in parte (eclissi parziale). Con i moderni strumenti di osservazione astronomica, anche esterni all’atmosfera del nostro pianeta, il fenomeno delle eclissi, per gli studiosi, non ha più la stessa importanza che ha avuto nei secoli scorsi. Le eclissi solari totali sono considerate ancora interessanti, sia perché consentono altre osservazioni come la corona solare che si estende per milioni di km nello spazio interplanetario o le eruzioni di plasma, le protuberanze; sia perché, per una determinata località terrestre, avvengono in media ogni duecento anni. Ma oggi, al contrario del passato, ci si sposta da un continente all’altro con molta più facilità. 

Nell’eclissi parziale la Luna oscura il Sole solo in parte. Nell’eclissi anulare, la Luna si trova nella sua orbita ellittica vicino al punto più lontano dalla Terra, perciò il suo disco ci appare più piccolo di circa 1/10 rispetto alla dimensione massima.  In questa situazione il disco lunare è più piccolo di quello solare e resta visibile un anello di luce solare che circonda il resto del Sole occultato.

Dal punto di vista storico, le prime testimonianze sulle eclissi di Sole sono un documento cinese del 2.136 a.C. e uno babilonese del 763 a.C. che descrive dettagliatamente il fenomeno. Le eclissi si possono prevedere perché si ripetono secondo cicli ben determinati. Il primo a predisporre un catalogo completo delle eclissi, avvenute dal 1207 a.C. e previste fino al 2162 d.C., fu l’astronomo ceko Teodoro Ritter in una pubblicazione del 1887.

Le prossime eclissi solari visibili dall’Europa sono previste per le seguenti date: 20-03-2015 (eclissi totale), 12-06-2026 (eclissi totale), 02-08-2027 (eclissi totale), 01-06-2030 (eclissi anulare), 21-06-2039 (eclissi anulare), 11-06-2048 (eclissi anulare).

La rappresentazione della superficie terrestre

Per il recupero: ciò che ciascun alunno deve sapere/saper fare al termine dell’unità didattica “Il disegno della Terra”. Controlla la tua preparazione prima della verifica scritta e dell’esercitazione-verifica sull’uso della carta topografica.

conoscenze          

Le difficoltà di rappresentazione della superficie terrestre

I principi di costruzione delle carte geografiche

Le caratteristiche delle carte geografiche

La classificazione delle carte geografiche

I principi fondamentali su cui si basa il telerilevamento.

abilità

Scegliere la carta geografica più adatta per un determinato scopo

Calcolare la distanza linea d’aria tra due località, conoscendo la scala di riduzione della carta

Calcolare le dimensioni reali di un’area, conoscendo la scala di riduzione della carta

Leggere i segni convenzionali di una carta geografica

Orientare la carta geografica

Leggere gli elementi fondamentali del territorio attraverso una carta topografica dell’I.G.M. 

competenze

Saper utilizzare carte geografiche e carte tematiche nei vari ambiti disciplinari. Individuare collegamenti e relazioni tra le carte e la realtà o i fenomeni che rappresentano.   

Contenuti: Unità A4 (pagg. A59-A72 del tuo libro di testo, appunti delle lezioni, schede del docente)

1. La rappresentazione della Terra e le proiezioni geografiche

2. Le dimensioni nelle carte geografiche

3.   Carte diverse per informazioni diverse

4. Il telerilevamento

5. La carta topografica.

Ricorda:

La classificazione delle carte geografiche in base alla scala di riduzione. Le carte geografiche possono essere classificate in base alla loro scala di riduzione o in base al loro contenuto.

In base alla scala di riduzione si distinguono:
PIANTE O MAPPE
Hanno scala maggiore di 1:10000 (cioè possono avere valori compresi tra 1:1 e 1:10000).
Le piante rappresentano la planimetria di città, mentre le mappe riguardano essenzialmente la raffigurazione di zone rurali.
Si tratta di carte molto dettagliate perché riguardano piccole porzioni di territorio.
CARTE TOPOGRAFICHE
La loro scala è compresa fra 1:10000 e 1:150000.
Includono aree maggiori e sono quindi meno dettagliate delle piante e delle mappe, ma riescono comunque ad evidenziare particolari molto piccoli come una casa isolata o un ponte. Per fare questo naturalmente esagerano le dimensioni di questi particolari.
CARTE COROGRAFICHE
La loro scala va da 1:150000 a 1:1.000.000.
Raffigurano zone assai estese e il numero dei particolari è assai ridotto, ma comunque significativo. Cioè si vedono ancora le vie di comunicazione, anche le più piccole.
CARTE GEOGRAFICHE
Hanno scale inferiori ad 1:1.000.000.
Servono per rappresentare aree molto estese delle superficie terrestre (uno stato, un continente).
Comprendono i mappamondi (da non confondere con i globi!) e i planisferi.

Costruzione delle carte

Poiché una superficie “sferica” non può essere rappresentata su un piano senza deformazioni, una carta geografica non sarà mai esatta perché non rispetterà mai contemporaneamente i tre requisiti di equidistanza, equivalenza e isogonia. Però carte che rappresentano porzioni molto piccole della superficie terrestre possono essere considerate quasi esatte perché la superficie da rappresentare può essere considerata “piana”. Per poter rappresentare il reticolato geografico e la superficie terrestre sul piano si usano le proiezioni geografiche. Si distinguono in proiezioni pure, proiezioni modificate e proiezioni convenzionali. Quelle pure sono suddivise in proiezioni prospettiche se il reticolato viene proiettato su una superficie piana tangente alla “sfera” terrestre e in proiezioni di sviluppo se il reticolo si riporta prima sulla superficie laterale di un cilindro o di un cono. Spesso le proiezioni pure vengono “ritoccate” per ridurre le deformazioni dovute alla proiezione stessa. In questo caso abbiamo le proiezioni modificate: ad esempio la proiezione conforme di Mercatore.

Ora continua da solo …. Che differenza c’è tra scala numerica e scala grafica? Cosa sono le isoipse? Cosa sono le carte speciali? Qual è la scala delle carte dell’I.G.M.? Quanto misura in metri un lato del quadrato presente nel suo reticolato? Fai alcuni esempi di carte tematiche. Cosa sono le onde elettromagnetiche? Qual è la lunghezza d’onda della luce visibile? Fai un esempio di sensori passivi e i sensori attivi utilizzati per il sistema di telerilevamento.

 proiezioni01

 

 

 

 

 

Alcuni link che ti permettono di approfondire l’argomento:

http://www.igmi.org

http://www.galiani.ch.it/futuroantico/index.php/Cenni_di_Topografia