Appunti Geografia fisica e geomorfologia

Geografia fisica e geomorfologia

Geografia fisica

Geografia fisica: ambiente naturale e caratteristiche fisiche, processi che determinano elementi fisici. Studio delle sfere ambientali.

Geomorfologia: disciplina delle scienze della Terra. Evoluzione più recente della geologia del nostro pianeta.

Il sistema solare

Il sistema solare e la sua origine sono utili per comprendere passaggi ed aspetti successivi. Probabilmente prima della situazione attuale, 5 miliardi di anni fa. I pianeti effettuano la rivoluzione attorno al Sole che avviene con tempi diversi. Mercurio è il più vicino e ci mette meno, Plutone il più lontano. Hanno dimensioni diverse fra di loro e anche questo influisce.

La dimensione della Terra e la forma

Sistemi di riferimento e reticolati geografici. La dimensione della Terra è attorno ai 12.700 km, non è esattamente una sfera ma è molto vicina a questa forma. Le altezze e le fosse maggiori sono delle piccole differenze rispetto alla dimensione complessiva.

“Geotesìa” studio della forma della Terra in modo specifico. Leggeri schiacciamenti ai poli per la rotazione attorno all’asse, provoca dunque una deformazione. Questo schiacciamento provoca differenze a livello dei diametri a seconda di dove la si “taglia” idealmente. Sarebbe corretto parlare matematicamente di ellissoide, geomorfologicamente, di geoide. O “sferoide oblato”.

Reticolato geografico

Reticolato geografico: meridiani e paralleli tracciati. Un piano che passa per il centro della Terra dà luogo a circolo massimo. Gli altri invece a circoli minori.

• Paralleli: insieme di piani paralleli all’equatore, che è il piano 0 (circolo massimo e circoli minori). Sono circonferenze immaginarie che si ottengono tra la superficie terrestre e i piani perpendicolari all’asse di rotazione.
• Meridiani: sono tutti circoli massimi e passano per i poli e centro della Terra. I meridiani non hanno necessariamente un circolo di riferimento. Sono circonferenze immaginarie che si ottengono dall’intersezione tra la superficie terrestre e i piani passanti per i due poli.

Coordinate geografiche

Un globo: preso un punto identifico meridiano e parallelo o la sua latitudine e la sua longitudine.

• Latitudine: è il valore angolare dell’arco di meridiano tra l’equatore e il punto dove ci troviamo.
• Longitudine: è il valore angolare di un arco di parallelo compreso fra il meridiano di riferimento e un dato punto.

Movimenti e illuminazione della Terra

Moti della Terra

Come il moto di rivoluzione e rotazione influenzano una variazione di energia. Durata del dì e della notte e l’inclinazione dei raggi solari sono fondamentali per comprendere quanta energia raggiunge una determinata area della Terra. Relazioni fra Terra e Sole e comprendere come il clima è cambiato e l’alternanza fra periodi freddi e caldi.

• Rotazione: attorno al proprio asse che è inclinato.
• Rivoluzione: orbita della Terra, attorno al Sole.
• Precessione degli equinozi e nutazione che hanno implicazione sul clima.
• Variazione dell’eccentricità dell’orbita.

Rotazione

La rotazione avviene da Ovest verso Est. La velocità di rotazione attorno all’asse varia in modo significativo spostandoci da latitudine 0 (Equatore) a 90 (Poli), questo perché il tragitto coperto da un punto è via via minore salendo verso i Poli e per questo la velocità diminuisce. Il valore 0 è quello in corrispondenza dell’asse.

Perché la velocità non è percepita? La velocità è costante, non c’è accelerazione.

Conseguenze del moto di rotazione

• Luce e oscurità
• Forza Coriolis: costante rotazione apparente fasi che vi sia deviazione apparente delle masse d’aria e delle masse d’acqua. È dovuta a questa forza la variazione di velocità. La deviazione è sempre verso sinistra nell’emisfero australe e in quello boreale verso destra.
• Relazione fra Terra Luna e Sole in continue posizioni diverse: le maree. Queste diverse rotazioni fanno sì che diverse masse d’acqua cambino più volte posizione nel corso del giorno. Azione gravitazionale da parte sulla Luna ha effetto, non tanto sulla Terra che è rigida, ma sulle masse d’acqua che sono in grado di deformarsi.

Moto di rivoluzione

Rivoluzione della Terra attorno al Sole su un'ellisse. La Terra si viene a trovare in una posizione più o meno vicina al Sole. Il movimento avviene nell’arco di un anno. Anno tropicale o anno siderale che varia di alcuni minuti.

Perielio: minima distanza dal sole (3 gennaio). Afelio: massima distanza dal Sole (4 luglio). Con una differenza di circa 5 milioni di km.

Il movimento di rivoluzione avviene sul piano dell’eclittica, proprio perché l’asse è inclinato coesistono delle differenze ad esempio legate alla stagionalità. Un angolo di 23.5° fra il piano equatoriale e quello dell’eclittica. In questo moto, l’asse mantiene sempre la stessa inclinazione “polarità dell’asse”.

Cosa succederebbe se non vi fosse questa inclinazione? L’illuminazione sarebbe sempre la stessa e non vi sarebbe cambio stagionale. Molto importante è l’inclinazione con cui i raggi solari raggiungono la superficie della Terra. La quantità di energia solare che interessa un determinato punto della superficie terrestre dipende da:

• Ore totali di luce
• Angolo con cui un raggio raggiunge la superficie

Solstizi ed equinozi

• Equinozi: Primavera ed autunno i raggi sono perpendicolari all’equatore.
• Solstizi: raggi perpendicolari al tropico del Cancro (Giugno), tutte le latitudini al di sopra del circolo polare artico sono illuminate, e al tropico del Capricorno buie (Dicembre).

Solstizio d’estate il circolo di illuminazione è tangente ai paralleli posti a 66° sia a Nord che Sud. Nell’emisfero australe tutte zone al di sotto del circolo polare antartico saranno al buio. La situazione è capovolta nel solstizio d’inverno.

Solstizio d’estate: latitudine nord 24h. Superato il circolo polare antartico la durata del dì è 0. Aumentando di latitudine e diminuendo l’inclinazione diminuisce. Al tropico del Cancro il 21 giugno i raggi solari sono allo Zenit quindi quasi a 90°.

Crepuscolo

Illuminazione diffusa anche quando il sole non illumina direttamente la Terra, sia al tramonto che all’alba. La durata del crepuscolo dipende dallo spessore dell’atmosfera e dalla velocità con cui il Sole scende quindi man mano che si scende dai due poli all’equatore, in cui il crepuscolo è molto breve.

Equinozi

21 marzo-23 settembre: i raggi solari sono verticali e perpendicolari all’equatore.

Analemma

Declinazione del Sole: reciproco dell’inclinazione. Inclinazione Sole ogni giorno dell’anno. La latitudine alla quale i raggi giungono perpendicolari sulla superficie terrestre. Altezza del Sole attraverso relazione= 90°- l’arco che separa la latitudine della posizione in cui mi trovo. Devo sommare 8°+ latitudine di Padova= 8+45= 53°, l’altezza del Sole sarà 90°- 53°= 37°, ovvero l’altezza massima che il Sole raggiunge a Padova. I raggi sono perpendicolari, essendo perpendicolari all’emisfero sud e dobbiamo sommare i gradi dell’altro emisfero.

Per il solstizio d’estate: in cui la declinazione ci si aspetta sia massima, 45°-23,5°= 21,5°>> 90°-21,5°=68,5° questa è l’altezza massima alle nostre latitudini. A 23,5 è perpendicolare dobbiamo vedere quanto manca da dove ci troviamo al tropico del Cancro.

Per il solstizio di inverno si fa la stessa cosa, solo che devo sommare. Se la mia località è nell’emisfero boreale e mi trovo nella parte bassa dell’analemma devo sommare, se mi trovo nell’emisfero boreale e mi trovo nella parte alta dell’analemma devo sottrarre.

Orbita terrestre e asse inclinato

• Se l’orbita fosse circolare e l’asse terrestre non inclinato si vedrebbe un’unica immagine del Sole. Il Sole eseguirebbe lo stesso percorso nel cielo durante tutto l’anno. L’analemma sarebbe un punto.
• Se l’orbita fosse eccentrica ma l’asse non inclinato il Sole non avrebbe un’escursione in altezza (declinazione), la rappresentazione non sarebbe quella di un 8 ma di un segmento.
• Se l’orbita terrestre fosse circolare e l’asse inclinato di 23°45’ avremmo la figura di un 8 con due anelli simmetrici. Questo perché la velocità di rotazione attorno al Sole non varierebbe.

Più siamo a basse latitudini più le stagioni sono inesistenti, salendo si accentua la differenza e salendo ancora ad alte latitudini si trova meno questa differenza.

La misura del tempo

Un tempo si faceva riferimento al mezzogiorno locale: culminazione del Sole. Utili nel costruire le meridiane utili per proiettare l’ombra che si faceva più piccola nel momento di massima culminazione.

Fusi orari

Fusi Orari: sistema a livello mondiale nato verso la fine del 1800. Riunione in cui si è stabilito il meridiano di Greenwich come riferimento. Partendo dal quale l’intera superficie terrestre è stata suddivisa in 24 fusi orari ognuno di 15° di longitudine. Alcune si deformano per questioni grafiche o amministrative. Spostandosi verso est si aggiunge un’ora e verso ovest si toglie un’ora. L’antimeridiano di Greenwich è il meridiano in cui avviene il cambio di data, la zona ad est di Greenwich va avanti la zona ad ovest va indietro.

UTC è il fuso di riferimento, bisogna aggiungere sempre un’ora (nel nostro caso).

Variazioni orbitali e glaciazioni

• Inclinazione dell’asse terrestre è variabile e sembra avere un periodo di circa 40.000 anni.
• Precessione o rotazione dell’asse, precessione degli equinozi ogni 26.000 anni.
• Eccentricità orbitale, modificazioni nella forma dell’orbita.

Queste variazioni contribuiscono a spiegare il verificarsi delle glaciazioni pleistoceniche, tesi proposta da Milankovitch, inizialmente non molto considerata.

Rappresentazione della superficie terrestre

Cartografia e strumenti di rappresentazione

• Cartografia: strumento di rappresentazione.
• Strumenti di analisi, tecniche più recenti e sistemi informativi geografici (GIS).

Rappresentazione della Terra

Rappresentazione della Terra mediante:

• Costruzione di globi: quella più fedele, tuttavia un limite potrebbe essere la scala, poco dettagliata la rappresentazione della superficie.
• Costruzione e rappresentazione bidimensionale mediante carte topografiche. Proiettare su un piano a due dimensioni il globo. Tuttavia la sfera non è una superficie sviluppabile su un piano, come invece un cilindro o un cono. Si è dunque dovuto ricorrere ad altre forme nel passaggio della proiezione cartografica: da tre a due dimensioni.

Proiezione cartografica

Proiezione cartografica: prendere il reticolato geografico e dalla forma sferica riportare sulla superficie piana. Le proiezioni sono di tre tipi: cilindrica, conica e azimutale cioè porre un piano tangente in un determinato punto della Terra e proiettare il globo su questa superficie.

• Azimutale: si prenda un piano, lo si appoggia sul Polo Nord e tutti i punti vengono proiettati su questo piano. Molto utilizzate per studiare carte regionali artiche o antartiche perché spesso viene rappresentato un solo emisfero.
• Conica: proiezione dalla sfera al cono e a quel punto il cono viene “aperto” e sviluppato, passando ad una rappresentazione piana bidimensionale.
• Cilindrica (la più utilizzata): cilindro come forma, posizionato in diversi modi rispetto al globo. Il cilindro con asse parallelo a quello terrestre e tangente all’equatore.

Proiezioni di Mercatore

Molto nota e diffusa intorno al 1500. Molto utile per la navigazione perché in questa rappresentazione si mantengono i meridiani e paralleli perpendicolari, facendo sì che qualsiasi linea retta tracciata corrisponda ad una posizione costante, mantenendo anche una direzione costante (Lossodromica, linea retta). Il problema è che questa proiezione non mantiene la scala, c’è una deformazione man mano che ci si sposta verso i Poli. A 60° di latitudine la scala risulta raddoppiata, aumentando verso i Poli.

Proporzionalità

• Quella di Mercatore è una proiezione detta “conforme” mantiene cioè fedeli le forme ma non le dimensioni.
• Altre proporzioni sono dette “equivalenti” in cui invece le aree sono mantenute fedeli.

La soluzione adottata, quando vengono utilizzati i planisferi, si sono cercate rappresentazioni che mediassero fra due estremi. Planisfero di Robinson che non è né conforme né equivalente, la forma però non è esattamente fedele. La volontà di realizzare carte molto dettagliate ha portato alla nascita di nuove modalità. È stata utilizzata una proiezione cilindrica non più con l’asse parallelo a quello terrestre, ma ruotato, risulta dunque perpendicolare a quello terrestre. UTM (Universal Transverse Mercator) è secante ai due meridiani, utile a rappresentare l’area fra due meridiani distanti 6°.

• Cilindri trasversi e secanti sui due meridiani, si utilizzano in tutto 60 cilindri, la Terra è suddivisa in 60 fusi ruotati di 6° fra loro.
• 20 fasce con 8 gradi di latitudine di ampiezza. Rimangono scoperti dagli 80° ai 90° di latitudine. L’Italia meridionale è nella fascia S.

La proiezione UTM ha una deformazione molto limitata. All’interno di questo fuso di 6° la proiezione è piuttosto costante. Proiezione pensata per carte a grande scala e di dettaglio, non come i planisferi.

La scala

La scala di una carta è il rapporto tra una dimensione di un oggetto e la corrispondente distanza a quella corrispondente sulla superficie terrestre. La scala rappresenta il rapporto di una lunghezza misurata sulla carta e la corrispondente lunghezza misurata sul terreno. La si può, pertanto, rappresentare sotto forma di frazione: il numeratore esprime l’unità di misura, il denominatore esprime il numero per cui deve essere moltiplicata la lunghezza misurata per ottenere la distanza reale.

1:5000 ad 1cm corrispondono 50m.

• Grande scala: rapporto è un numero più grande. 1:5000 il denominatore è relativamente piccolo.
• Piccola scala: Area molto grande, dettaglio ancora limitato.

Cartografia IGM le scale rappresentano proporzioni ben precise - A 5’ e a 7’30’’ l’area coperta da scala 1:25000.

Telerilevamento

Utilizzo dell’energia elettromagnetica riflessa dalla superficie terrestre e registrata. Richiede diversi tipi di sensori e piattaforme. Impiegato anche in ambito forestale, agronomico ecc. I sensori acquisiscono il dato, l’energia elettromagnetica (macchine fotografiche, scanner ecc), sensori inizialmente tutti analogici e poi sempre più verso sensori digitali. Rispetto alla superficie terrestre sono posizionati a diverse altezze: aerei e satelliti ad esempio, migliaia di metri, centinaia di km rispettivamente. Anche i droni sono utilizzati come tipologia di sensore, sono molto recenti. Con questi ultimi non si ottengono vere e proprie carte, ma per rilevare area piccola ma con estremo dettaglio. A seconda delle aree che voglio ottenere utilizzo questi strumenti.

Cenni storici

Cento anni fa gli unici dati disponibili erano provenienti dalle carte o al massimo dagli aerei. La foto aerea si diffonde soprattutto nel dopoguerra, sia per costruire carte topografiche ma anche per studi ambientali e di tipo ingegneristico. I satelliti inizialmente avevano funzione militare, successivamente commerciale e il primo fu il satellite “Landsat” con la prima missione compiuta nel ’72. I dati satellitari sono da poco dati disponibili ad uso pubblico. Negli ultimi 15-20 anni i satelliti aumentano molto la risoluzione spaziale. Risoluzione inizialmente molto scarsa utile per lo studio di aree grandi. Adesso si hanno risoluzioni metriche o inferiori al metro. In una zona della terra meno abitata ci possono essere immagini a più bassa risoluzione gestiti da satelliti governativi, con risoluzione inferiore.

Il telerilevamento non acquisisce solo su aree relativamente grandi ma permette di vedere la terra non solo nello spettro del visibile ma anche infrarosso vicino e medio che ci danno informazioni su qualsiasi elemento su altre porzioni dello spettro elettromagnetico. Ad esempio la vegetazione analizzata nello spettro infrarosso vicino è utile perché la vegetazione ha la massima riflettanza in questo spettro.

Punti di forza dei dati telerilevati

• Multiscalarità: passare da aree molto grandi a foto aeree dunque più dettagliate. Si vuole studiare nel dettaglio vegetazioni o elementi infrastrutturali, utilizzo i droni;
• Aree meno favorevoli per rilevamenti sul terreno. Studio di zone remote o di difficile accesso;
• Acquisizione in differenti porzioni dello spettro elettromagnetico (visibile fra 0.4-0.7), acquisiscono in INF vicino e INF medio. Nell’immagine si vede un colore nero molto omogeneo, questo perché non è un’immagine nel visibile ma nell’infrarosso vicino in cui l’acqua ha una riflettanza molto bassa. Infrarosso vicino utilizzato quando voglio vedere se c’è dell’acqua e per osservare la vegetazione. Si nota che la vegetazione appare con colori molto chiari.

GIS - Geographic Information Systems

Geographic Information Systems offrono strumenti avanzati per l'analisi e la gestione delle informazioni geografiche, permettendo una rappresentazione dettagliata e accurata della superficie terrestre.