moto di rotazione
E' quello che la Terra compie intorno al proprio asse da Ovest verso Est passando per Sud in 23 ore 56 minuti e 4 secondi a questo movimento possiamo considerare praticamente uniforme, partecipano tuti I punti della superficie terrestre tranne I poli ed anche l'atmosfera
prove della rotazione
1) deviazione della caduta dei corpi un corpo lasciato cadere da una torre è soggetto a due movimenti : quello di caduta in senso verticale per la forza di gravità e quello di rotazione verso Est per la rotazione la velocità lineare verso levante di un punto della superficie terrestre è tanto maggiore quanto più dista dal centro della Terra; sarà perciò più grande sull'alto di una torre che non ha base. Pertanto un corpo che cade da una torre conservando per inerzia, la velocità lineare della sommità giungerà al suolo no al piede della torre, ma secondo la risultante tra la verticale del punto di partenza e la velocità lineare. Possiamo dire che se la torre fosse ferma il corpo cadrebbe secondo la direzione del filo a piombo.
2) apparente deviazione del piano di oscillazione del pendolo. Il fisico francese Leone Foucault ne l851 fece sospendere alla volta della cupola del Pantheon di Parigi un filo di acciaio lungo m 68 al quale era appesa una sfera di rame di 28 kg inferiormente appuntita. Messo in moto il pendolo sembrava che il suo piano di oscillazione si spostasse da levante a ponente completando il giro di 360°in 32 ore. Sappiamo dalla Fisica che il piano di oscillazione del pendolo rimane invariato nello spazio; la rotazione della Terra da Ovest verso Est causava l'apparente spostamento del piano di oscillazione del pendolo compie una rotazione completa in 24 ore : a latitudini intermedie in più di 24 ore ; all'equatore non si sposta affatto. Ogni punto all'orizzonte infatti al polo compie un intero giorno intorno alla verticale in un giorno ; all'equatore invece il piano dell'orizzonte, essendo parallelo all'asse di rotazione della Terra non ruota intorno alla verticale perciò il piano di oscillazione del pendolo non si sposta
conseguenze della rotazione terrestre
1) moto apparente diurno del sole e della sfera celeste
Il sole e la sfera celeste sembrano spostarsi da oriente ad occidente. Si tratta di un moto apparente dovuto alla rotazione della Terra
2) alternarsi del giorno e della notte I raggi solari che a causa della grande distanza arrivano a noi come se fossero paralleli illuminano nello stesso istante metà della Terra lasciando al buio l'altro emisfero , Si chiama circolo di illuminazione il circolo massimo che separa l'emisfero illuminato da quello oscuro.
Poiché la Terra ruota l'emisfero illuminato si alterna in un giorno con quello oscuro venendosi ad avere un periodo di illuminazione giorno e uno di oscurità notte
3) deviazione dei corpi in movimento. Un punto all'equatore ed uno prossimo al polo impiegano lo stesso tempo 24 ore circa per compiere una intera rotazione. Hanno cioè ugual velocità angolare, in quanto si spostano di 15° all'ora ma diversa velocità lineare , percorrendo un numero diverso di metri nello stesso tempo. Per questa diversa velocità lineare che non ci sarebbe se la terra non avesse il moto di rotazione I corpi in modo orizzontale sulla superficie terrestre vengono deviati come ha dimostrato il meteorologo Ferrel : tutti I corpi che si muovono orizzontalmente sulla superfici terrestre purché non all'equatore o un parallelo vengono deviati rispetto alla direzione della loro provenienza verso destra nell'emisfero boreale e verso sinistra in quello australe.
Infatti se un corpo si muove liberamente dall'equatore verso Nordi in direzione meridiana, dirigendosi per esempio verso un parallelo posto a 30° di latitudine incontra punti aventi velocità lineare di rotazione sempre decrescente perciò si troverà in vantaggio rispetto ad essi e giungerà non perpendicolarmente al parallelo ma con uno spostamento verso Nord-Est cioè nello stesso senso della rotazione. Viceversa si il corpo è diretto in senso orario cioè da parallelo posto a 30° di latitudine verso l'equatore, incontra punti di velocità lineare di rotazione sempre crescente perciò si troverà in svantaggio rimanendo arretrato rispetto ad essi, e si dirigerà non lungo un meridiano, ma in senso contrario al moto della terra, cioè con spostamento verso Sud-Ovest. Lo stesso ragionamento vale per un corpo che sia in moto nell'emisfero australe. Esaminando il movimento del corpo in moto, si vedrà che esso avverrà verso destra rispetto alla direzione teorica, nell'emisfero australe. La forza deviante prodotta dal movimento di rotazione della Terra prende il nome di forza di Coriolis un matematico ingegnere francese. La velocità lineare aumenta anche con l'aumentare dell'altezza dal livello del mare
4) schiacciamento polare
La rotazione della terra genera la forza centrifuga massima all'equatore dove maggiore è la velocità lineare e minima presso I poli dov'è minore la velocità lineare da ciò deriva lo schiacciamento della sfera terrestre
5) vario peso dei corpi nelle diverse latitudini
il peso di un corpo P = mg è massimo al polo e minore all'equatore non solo perché l'attrazione è maggiore al polo e minore all'equatore, ma anche perché la forza centrifuga generata dalla rotazione della terra è nulla al polo e massima all'equatore
Il giorno
la rotazione della terra si compie con moto considerato uniforme, perciò nella misura del tempo si sceglie come unità del periodo di tempo occorrente per un giro completo di rotazione al quale si dà il nome di giorno. La durata della rotazione terrestre viene calcolata relativamente ad un corpo celeste considerato immobile. Tale corpo può essere una stessa oppure il sole perciò si ha il giorno sidereo ed il giorno solare
il giorno sidereo
è il tempo che intercorre tra due passaggi successivi di una determinata stesso sullo stesso meridiano. Praticamente si considera costante, ha la durata di 23 ore 56 minuti 4 secondi e si può ritenere che corrisponda al tempo effettivo di rotazione della Terra. In realtà poichè l'asse terrestre ha un lento spostamento secolare in senso retrogrado (precessione degli equinozi) e subisce inoltre una perturbazione, dovuta all'attrazione della Luna (nutazione) il giorno sidereo non ha valore costante.
Negli Osservatori astronomici il giorno sidereo si misura per mezzo del pendolo astronomico e dello strumento dei passaggi.
Il pendolo astronomico è un orologio a pendolo rigorosamente preciso che batte tra due passaggi consecutivi di una stella al meridiano 86.400 secondi pari a 24 ore. In qualunque istante dà ora siderale e la posizione di una stella nella sfera celeste.
Lo strumento dei passaggi è un cannocchiale astronomico, mobile attorno ad un asse orizzontale fornito di un cerchio graduato posto verticalmente accanto al cannocchiale con cui si può stabilire la distanza angolare di una stella dall'equatore terrestre
il giorno solare
è il tempo che intercorre tra due culminazioni successive del sole sullo stesso meridiano. Per il fatto che la Terra contemporaneamente al moto di rotazione compie anche quello di rivoluzione e per essere il sole molto più vicino alla terra che una stella il girono solare è di circa 4 minuti più lungo di quello sidereo
Le esigenze del vivere civile hanno fatto sorgere la necessità di considerare come unità di base della misura del tempo il giorno solare medio, che rappresenta la media aritmetica di tutti I giorno solari dell'anno
