Orientamento e coordinate

In questo appunto di geometria astronomica viene descritto l’orientamento e le coordinate. Di seguito viene riportato cos’è il sistema di coordinate astronomiche, cos’è l’orientamento e i punti cardinali, le coordinate geografiche spiegando la latitudine e longitudine, le coordinate polari e l’altezza.

Cos’è il sistema di coordinate astronomiche

Quando si parla di sistemi di coordinate astronomiche ci si riferisce a disposizioni ordinate utilizzate per specificare le posizioni di satelliti, pianeti, stelle, galassie e altri oggetti celesti relativi a punti di riferimento fisici utilizzabili per un osservatore (ad esempio il vero orizzonte e la direzione cardinale nord per un osservatore situato sulla superficie della terra).

I sistemi di coordinate in astronomia sono in grado di specificare il punto di un oggetto nello spazio tridimensionale o tracciare solamente la sua direzione su una sfera celeste, se la distanza dell'oggetto è sconosciuta o banale. Le coordinate sferiche sono simili al sistema di coordinate geografiche impiegato sulla superficie della terra. Questi si differenziano per la scelta del piano che separa la sfera celeste in due emisferi identici lungo un cerchio massimo. Le coordinate rettangolari, in unità appropriate, hanno lo stesso piano fondamentale (x, y) e la stessa direzione primaria (asse x), come un asse di rotazione.

Orientamento e punti cardinali

Quando si parla di punti cardinali si fa riferimento alle direzioni più importanti che servono a ciascun individuo per muoversi nello spazio circostante. Essi sono il nord, il sud, l’est e l’ovest, nello specifico:

• Il Nord corrisponde alla direzione da seguire per arrivare al polo Nord ed è indicato di notte dalla posizione della stella polare.
• Il Sud è la direzione opposta al Nord, corrisponde alla direzione da seguire per arrivare al polo Sud e risulta essere il punto più alto in cui viene a trovarsi il sole.
• L’est è il punto in cui sorge il sole nei giorni d’equinozio (21 marzo e 23 settembre).
• L’ovest è il punto in cui tramonta il sole nei giorni d’equinozio.

Coordinate geografiche

che indicano la posizione di un punto rispetto a un dato sistema di riferimento. In un piano bidimensionale, x e y sono comunemente usati per designare le coordinate di un punto. Latitudine e longitudine vengono utilizzate insieme per specificare le coordinate di una posizione precisa sulla Terra. GIS e GPS sono strumenti utili per trovare le coordinate di longitudine/latitudine di luoghi sulla Terra.
Sappiamo che l’insieme di meridiani e paralleli individua il reticolo geografico. Da questo è possibile individuare un qualsiasi punto del globo terrestre attraverso la misura angolare di un punto da un parallelo o da un meridiano. Queste due misure costituiscono le coordinate geografiche e si chiamano rispettivamente latitudine e longitudine:

• La latitudine (è la distanza angolare di un punto P dall’equatore misurata in gradi e frazioni di gradi che si riferisce ad un arco di meridiano) calcolata in un punto P è l’estensione dell’angolo di meridiano racchiuso tra il punto P e l’equatore. Essa coincide quindi alla misura dell’angolo al centro e diversifica da 0° (se P è sull’equatore) a 90° (se P è in un polo). Inoltre, specifica la posizione nord - sud di un punto sulla superficie terrestre o di un altro corpo celeste.
• La Longitudine (è la distanza angolare di un punto P dal meridiano di Greenwich misurata in gradi e frazioni di gradi riferita ad un arco di parallelo) in un punto P è l’ampiezza in gradi dell’arco di parallelo che si forma tra il punto P e il meridiano principale. Esso può variare da 0°(se P si trova sul meridiano fondamentale) a 180° ( se P si trova sull’antimeridiano) ed è una coordinata geografica che specifica la posizione est – ovest di un punto sulla superficie della Terra o di un altro corpo celeste.

Coordinate polari e l’altezza

Le coordinate polari sono ha la funzione di esprimere la posizione su un piano bidimensionale. Le coordinate cartesiane, chiamate anche coordinate rettangolari, utilizzano una distanza in ciascuna delle due dimensioni per individuare un punto, ma le coordinate polari utilizzano un angolo e una distanza. La distanza è a volte indicata come il raggio. Le coordinate rettangolari sono caratteristicamente denotate (x,y) , dove x e y sono le distanze lungo i rispettivi assi.
Per definire la posizione di un punto P sul piano dell’orizzonte rispetto al punto dove ci troviamo utilizziamo le coordinate polari o topografiche: l’azimut e la distanza. Dividendo l’orizzonte in 360° e dando al nord i valori di 0° e 360°, si definisce azimut (in arabo direzione) l’angolo misurato in senso orario tra la direzione del nord e la direzione del punto.
Le coordinate polari possono essere utilizzate in vari modi. I diagrammi delle coordinate polari sono stati impiegati per configurare i campi sonori prodotti da differenti posizioni degli altoparlanti o le aree in cui diversi tipi di microfoni possono captare meglio il suono. Le coordinate polari sono di grande importanza nella modellazione dei moti orbitali in astronomia e nei viaggi spaziali.

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