2. Sistemi di coordinate astronomiche

2. Sistemi di coordinate astronomiche

1. Latitudine e Longitudine

La latitudine e la longitudine sono le coordinate principali che si servono di quelle linee immaginarie chiamate meridiani e paralleli che sono usate dai geografi per “tagliare in porzioni” lo spazio della superficie terrestre. Entrambe si misurano in gradi.

La latitudine rappresenta la distanza angolare di un punto dall’Equatore (che infatti ha latitudine 0°). Per conoscere la latitudine del posto in cui ci si trova si può osservare l’altezza della Stella Polare rispetto al punto di osservazione: essa coincide sempre con la latitudine.

La longitudine indica la distanza angolare di un punto dal Meridiano 0 (o Meridiano di Greenwich o Meridiano fondamentale). A destra del Meridiano di Greenwich vi sono le Longitudini est, mentre a sinistra si calcolano le Longitudini Ovest.

sistemi di coordinate astronomiche
Latitudine e Longitudine, Fonte: https://www.drogbaster.it/

Latitudine e longitudine sono grandezze angolari e, di conseguenza, si misurano in gradi. Per esprimere la loro misura è possibile utilizzare il sistema sessagesimale (riportando quindi gradi, primi e secondi) oppure il sistema decimale, che permette di esprimere il dato con un unico numero decimale. Vediamo un esempio per capire: il dato di latitudine e longitudine di Roma.

Se espresse con il sistema sessagesimale, latitudine e longitudine della capitale d’Italia sono 41° 53’ 24’’ N e 12° 30’ E. Esprimendo gli stessi valori con i numeri decimali, invece, avremo 41,89 N e 12,5 E.

Come si fa allora a calcolare la latitudine e la longitudine di un punto sulla mappa?

  • Con la cartina geografica: ogni cartina riporta ai lati della mappa i numeri che corrispondono a latitudine (a destra e a sinistra) e longitudine (in alto e in basso). Dunque, basta individuare il punto interessato e vedere come questo si dispone rispetto alle due coordinate “incrociate”.
  • Con strumenti tecnologici (Maps, GPS, App varie): quando si cerca un luogo con, ad esempio, un navigatore satellitare, vengono riportate anche le coordinate geografiche espresse in gradi, primi e secondi.

2. Coordinate Astronomiche

Per poter introdurre il sistema di riferimento delle coordinate astronomiche è opportuno spiegare il significato di alcuni termini e definizioni che trovano largo uso in geografia astronomica.

Tutte le stelle visibili, anche quelle osservabili con l’aiuto di strumenti ottici ordinari, appaiono disposte su una sfera: la sfera celeste.

Il prolungamento, a Nord e a Sud, dell’asse terrestre sulla sfera celeste la interseca in due punti chiamati, rispettivamente, Polo Nord celeste e Polo Sud celeste.

Analogamente, il prolungamento dell’equatore sulla sfera celeste si chiama equatore celeste, contenuto in un piano che risulta perpendicolare all’asse terrestre. Tutti i corpi celesti, nel loro moto apparente, descrivono quotidianamente, a causa del moto di rotazione della Terra, orbite parallele al piano così definito.

Per verticale del luogo si intende la direzione della gravità nel punto di osservazione, perpendicolare al piano orizzontale. La verticale è materializzata dalla direzione del filo a piombo. 

Lo zenit è il punto in cui la verticale del luogo interseca la sfera celeste.

Il nadir è il punto diametralmente opposto allo zenit, sempre sulla sfera celeste. Si possono definire lo zenit astronomico che si trova nella direzione del filo a piombo e lo zenit geocentrico, determinato dalla retta che passa per il centro della Terra e per il punto dell’osservatore.

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Zenit e Nadir, Fonte: https://eratostene.vialattea.net/

Passiamo ora a considerare le reciproche posizioni dell’orbita della Terra con quella di un altro pianeta.

Ci sono solo due pianeti che sono inferiori alla Terra, Mercurio e Venere. Mercurio è il pianeta più vicino al sole e contrariamente a quello che molti credono, la Terra è più vicina a Venere che a Marte. La distanza più vicina tra Venere e la Terra è 24 milioni di miglia, mentre la distanza più vicina tra Terra e Marte è 33.9 milioni di miglia, anche se questo non è mai successo e rimane una possibilità matematica. Un altro presupposto che le persone fanno è che il pianeta più vicino al sole è più caldo. Tuttavia, Venere è il pianeta più caldo del nostro sistema solare e non Mercurio. Questo perché Venere ha un’atmosfera più densa di Mercurio e quindi risparmia più calore.

Cinque pianeti sono superiori alla Terra; sono Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Marte è l’unico pianeta roccioso che è superiore alla terra; il resto è gassoso. I pianeti gassosi sono noti come giganti gassosi a causa delle loro enormi dimensioni o sono talvolta noti come pianeti gioviani. Marte è il pianeta più studiato dopo la Terra perché ritrae alcune caratteristiche associate alla Terra. Gli astronomi ritengono che la superficie del pianeta una volta contenesse acqua liquida a causa della presenza di calanchi e superfici erose. 

A differenza della Terra, Marte ha un’atmosfera meno densa che ha permesso all’acqua di evaporare, lasciando la superficie del pianeta vuota e incapace di sostenere la vita. Giove è il più grande pianeta conosciuto nel nostro sistema solare, anche se l’immaginario Planet Nine è pensato per essere molto più grande. Tutti e quattro i pianeti gassosi hanno sistemi ad anello, ma Saturno ha il sistema di anelli più visibile di tutti.

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Pianeti Inferiori e Pianeti Superiori, Fonte: http://www.fabiopiferi.it/

nodi sono i due punti di intersezione tra l’orbita di un corpo celeste con un piano di riferimento che generalmente è il piano dell’equatore celeste (nei riferimenti geocentrici) o il piano dell’eclittica (nei riferimenti eliocentrici). Geometricamente i nodi sono i due punti di intersezione tra due circoli massimi sulla sfera celeste. La retta che congiunge i due nodi è chiamata linea dei nodi o asse nodale. Uno dei due nodi è chiamato nodo ascendente quando rappresenta il punto attraversato dal corpo celeste per passare dall’emisfero sud a quello nord. L’altro è il nodo discendente.

Per riassumere, in particolare, è detto:

  • nodo ascendente, il punto in cui l’orbita del pianeta passa da “sotto” (semipiani contenenti il Polo Sud terrestre) a “sopra” (semipiano contenente il Polo Nord terrestre);
  • nodo discendente, quello in cui l’orbita del pianeta passa da “sopra” a “sotto”.

2.1. Coordinate altazimutali

Il sistema altazimutale usa come cerchi di riferimento l’orizzonte e il meridiano del luogo. Le coordinate sono l’altezza (h) e l’azimut (A), misurate a partire, rispettivamente, dall’Orizzonte verso lo Zenit (Z) e da Sud (S) verso Ovest (O). E’ bene notare che il moto diurno delle stelle avviene parallelamente all’equatore celeste (e non all’orizzonte) per cui le coordinate altazimutali cambiano con il trascorrere del tempo e al variare della latitudine del luogo di osservazione. A volte, invece dell’altezza h si usa la distanza zenitale z (=90° – h).

L’altezza si misura in gradi.

L’azimut si misura in gradi, da 0° a 360°.

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Coordinate altazimutali, Fonte: https://www.wikipedia.org/

2.2. Coordinate equatoriali

Il sistema equatoriale usa come cerchi di riferimento l’equatore e il meridiano passante per il punto gamma. Le coordinate sono la declinazione (delta) e l’ascensione retta (alfa), misurate a partire, rispettivamente, dall’equatore verso il Polo celeste (P) e dal punto gamma in senso antiorario. Il moto diurno delle stelle avviene parallelamente all’equatore celeste e il punto gamma si comporta come un qualsiasi oggetto celeste, per cui le coordinate equatoriali non cambiano con il trascorrere del tempo. Questo sistema di coordinate si muove, nelle 24 ore, insieme ai corpi celesti ed è indipendente dalla latitudine del luogo.

alfa si misura in ore, minuti, secondi (di tempo)

delta si misura in gradi, primi, secondi (d’arco)

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Coordinate equatoriali, Fonte: https://eratostene.vialattea.net/

2.3. Coordinate orarie

Il sistema orario usa come cerchi di riferimento l’equatore e il meridiano del luogo (Sud). Le coordinate sono la declinazione (delta) e l’angolo orario (t), misurate a partire, rispettivamente, dall’equatore verso il Polo celeste (P) e dal meridiano del luogo verso Ovest. In questo sistema di coordinate, l’angolo orario (t) si misura a partire da un punto che non è solidale con la posizione delle stelle e cambia al passare del tempo. L’angolo orario e l’ascensione retta sono strettamente legati, come si vede confrontando le rispettive figure; t si misura in ore, come l’ascensione retta del sistema equatoriale.

L’angolo orario si misura in gradi, da 0° a 360°, oppure, come è più usuale, in ore, minuti, secondi, da 0h a 24h, essendo 0h l’angolo orario del Sud, e 6h, 12h, 18h gli angoli orari, rispettivamente, di Ovest, Nord ed Est.

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Coordinate orarie, Fonte: http://stelle.bo.astro.it/

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