Geografia fisica e geomorfologia

Geografia fisica e geomorfologia

Zampieri Margherita SN2
Nicola Surian 27.02.2023

Geografia fisica

Analisi delle diverse componenti dell’ambiente naturale, natura e caratteristiche degli elementi fisici, processi che determinano tali elementi, relazioni fra i diversi elementi e “sfere ambientali”: litosfera, atmosfera, idrosfera, biosfera.

Geomorfologia

Studio ed interpretazione del rilievo terrestre (forme e processi), processi di erosione, trasporto e deposizione di materiale e delle forme che derivano da tali processi, studio della storia geologica più recente (quaternario e antropocene).

La Terra come pianeta

• La forma della Terra e il reticolo geografico
• Movimenti e illuminazione della Terra
• La misura del tempo
• Rappresentazione della superficie terrestre

La forma della Terra e il reticolo geografico

Il sistema solare è composto da 9 pianeti che orbitano attorno al Sole: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. Il loro periodo di rotazione è variabile, mentre quello di rivoluzione aumenta all’aumentare della distanza dal Sole.

La Terra ha un diametro di circa 12.756 km, variabile in diverse zone in quanto la Terra non è una sfera perfetta e leggermente variabile in zone aventi catene montuose molto alte (Monte Everest 8.846 m) o profondità marine (Fossa delle Marianne 11.034 m). La Terra subisce uno schiacciamento ai poli dovuto al moto di rotazione, la sua forma può essere definita ellissoide o più fedelmente geoide, ma si approssima ad una sfera per compiere le analisi. La curvatura terrestre limita il campo di visibilità all’orizzonte da punti elevati, ma più sono elevato in altitudine, meglio vedo in quanto la curvatura terrestre sarà meno limitante.

Il reticolo geografico

Serve a individuare punti precisi sulla superficie terrestre grazie all’utilizzo di GPS e successivamente GNSS. Un software importante per l’elaborazione di dati geografici è il GIS. È nato dalla necessità di posizionare ed individuare con precisione ogni punto della superficie terrestre.

Elementi di riferimento: i poli, l’asse di rotazione passante per i poli e il piano equatoriale.

Circoli massimi e circoli minimi

Si può immaginare di sezionare la Terra con un’infinità di piani; quelli che passano per l’equatore o per i poli sono detti circoli massimi, tutti gli altri sono circoli minimi. Un esempio di circolo massimo è il circolo l’illuminazione.

Meridiani e paralleli

Il reticolo geografico è dato dall’insieme di meridiani e paralleli che con delle coordinate danno dei punti precisi sulla Terra. I Paralleli, escluso l’equatore, sono tutti circoli minimi, i Meridiani sono tutti circoli massimi.

Latitudine: valore angolare tra un punto della Terra e l’equatore espresso in gradi, minuti e secondi.

Esistono alcuni paralleli più rilevanti che contengono punti di uguale latitudine:

• Tropico del Cancro 23,5N e Tropico del Capricorno 23,5S
• Circolo polare Artico 66,5N e Circolo polare Antartico 66,5S

Longitudine: valore angolare tra un punto della Terra e il meridiano di Greenwich (meridiano di riferimento arbitrario). Si dice a Est o a Ovest di Greenwich.

Movimenti e illuminazione della Terra

Le relazioni tra Terra e Sole sono importanti per la variazione della quantità di energia solare che varia continuamente a causa del moto di rotazione e di rivoluzione, dando l’alternanza del giorno e della notte e l’alternarsi delle stagioni. Guardando un lungo tempo geologico le relazioni tra Terra e Sole variano molto dando effetto sul clima, ad esempio durante il periodo quaternario si sono alternati periodi glaciali e periodi molto caldi.

I moti della Terra → variano l’E solare che raggiunge la Terra

La rotazione è il movimento della Terra da Ovest verso Est su un asse di rotazione inclinato rispetto alla verticale. La velocità varia al variare della latitudine perché andando verso i poli ho circoli minimi sempre più piccoli, e quindi un minore spazio da percorrere, la velocità massima è all’equatore (16669,9 km/h) e la minima ai poli (0 km/h). Noi non percepiamo la velocità perché siamo in un sistema inerziale con la Terra, ovvero ci muoviamo anche noi con il pianeta, insieme a tutto ciò che si trova nella sua atmosfera.

Conseguenze del moto di rotazione e della diminuzione di velocità rotazionale all’aumentare della latitudine

• Alternarsi del giorno e della notte
• Forza di Coriolis → aria e acqua subiscono variazione di direzione rispetto alla direzione rotazionale
• Maree → date dall’attrazione gravitazionale da parte della Luna e del Sole

La rivoluzione è il moto della Terra attorno al Sole, avviene in 1 anno Tropicale di 365 giorni, 5 ore, e 4 minuti, o anno Siderale di 365 giorni, 6 ore, 9 minuti. Perielio e Afelio sono rispettivamente i punti più vicino e più lontano dal Sole che la Terra percorre, essi non determinano le stagioni più calde e più fredde, la circonferenza dell’ellisse di rivoluzione non è quindi influente ma lo è l’inclinazione dei raggi che giunge alla Terra.

Il piano dell’eclittica

È il piano immaginario orbitale della Terra, passa attraverso il Sole e comprende ogni punto dell’orbita terrestre. Poiché l’asse di rotazione è inclinato rivolto verso la Stella Polare e non cambia inclinazione, il piano dell’eclittica e il piano equatoriale non coincidono. Se l’asse non fosse inclinato si annullerebbero le variazioni climatiche che avvengono nel corso dell’anno, come l’alternarsi delle stagioni.

Variazione nel corso dell’anno dell’illuminazione e della radiazione solare

L’effetto combinato della rotazione e della rivoluzione della Terra e dell’inclinazione e polarità dell’asse di rotazione fa sì che l’angolo d’incidenza dei raggi solari su un punto della superficie terrestre vari durante l’anno.

La quantità di energia solare che interessa un punto della superficie terrestre dipende da:

• Le ore totali di luce
• L’angolo con cui i raggi solari incidono sulla superficie

Infatti la variazione di durata del giorno e della notte varia moltissimo ai poli nel corso dell’anno. Più i raggi sono verticali più c’è energia e calore, la stessa quantità di energia solare colpisce equatore e poli, ma ai poli si va a colpire una zona più ampia, quindi la temperatura rimane inferiore.

I solstizi avvengono il 21 giugno e il 22 dicembre, nel Circolo polare Artico ci sarà sempre sole dal 21 giugno al 22 dicembre, e sempre notte per gli altri 6 mesi, mentre nel Circolo polare Antartico sarà il contrario. I raggi sono verticali al Tropico del Cancro dove si avrà estate dal 21 giugno, nel solstizio del 22 dicembre si avrà invece verticalità dei raggi al Tropico del Capricorno.

Il crepuscolo è il periodo di illuminazione diffusa che segue il tramonto e precede il sorgere del Sole, è il risultato della riflessione dei raggi solari da parte delle particelle presenti nell’atmosfera. La durata dipende dallo spessore dell’atmosfera e dalla velocità con cui il Sole scende sotto l'orizzonte, è molto importante alle alte altitudini.

Gli equinozi avvengono il 21 marzo e il 23 settembre, in questi giorni i raggi solari di mezzogiorno raggiungono perpendicolarmente l’equatore, il giorno e la notte sono uguali.

Analemma

È una curva geometrica a forma di otto, che descrive la posizione del Sole nei diversi giorni dell’anno alla stessa ora e nella stessa località, che serve a calcolare l’altezza del Sole.

hs = 90° - distanza d’arco

Se il giorno è rappresentato nel grafico nello stesso emisfero della città considerata sottraggo; se il giorno è nell’emisfero opposto a quello della città allora somma.

A Pd: 45° latitudine
28/02 - hs = 90 - (45+8) = 37°

La misura del tempo

Esistono 3 unità naturali: l’anno tropico, il mese lunare e il giorno. L’ora solare locale e il mezzogiorno locale sono introdotte dall’uomo, si possono misurare tramite una meridiana.

I fusi orari

Il meridiano di Greenwich è stato introdotto per definire un sistema orario mondiale, il crono è diviso di 15° in 15°, dove verso Est si aggiungono ore e verso Ovest si sottraggono. Sistema orario standard a livello mondiale (1884), c’è un meridiano di riferimento per ogni fuso (orario universale coordinato UTC).

La linea internazionale del cambiamento di data segue generalmente il meridiano di 180°, ma varia localmente di direzione intorno a diversi gruppi di isole.

Variazione dell'asse di rotazione e nel moto di rivoluzione

• Inclinazione dell’asse terrestre
• Precessione degli equinozi
• Eccentricità orbitale

L’ultimo periodo glaciale è finito 12.000 anni fa e ora siamo in un periodo interglaciale detto urocele, tra il 1500 e il 1600 c’è stata una breve glaciazione che si è vista sui ghiacciai. Le cause delle glaciazioni pleistoceniche sono date dalla teoria astronomica di Milankovitch.

Rappresentazione della superficie terrestre

La Terra può essere rappresentata tramite globi o carte geografiche. Il globo è una rappresentazione molto fedele della Terra ma ad una scala estremamente piccola e povera di dettagli, le carte geografiche possono essere a scala maggiore, ma sono bidimensionali e implicano proiezioni cartografiche.

Una proiezione cartografica è il trasferimento del reticolato geografico costituito da meridiani e paralleli dalla forma sferica a una superficie piana. Il problema consiste nel fatto che la sfera non è una figura riportabile perfettamente in un piano, non si può sviluppare da figura tridimensionale a bidimensionale in un piano, per questo per fare una proiezione cartografica ho bisogno di altre figure come il cilindro, il cono o la zenitale, che sono invece sviluppabili in un piano.

Proiezione zenitale o azimutale

Punto centrale rispetto al quale mostra una simmetria radiale; ovvero prendo una superficie circolare, la posiziono sul globo e ogni punto di latitudine e longitudine viene proiettato sulla superficie. A seconda del piano di tangenza si distinguono proiezioni zenitali di tipo polari (tangenti ai poli), equatoriali (tangenti all’equatore) o oblique. Queste proiezioni possono rappresentare solo una parte dell’intero globo.

Proiezione conica

Proiezione del reticolato geografico del globo su un cono che poi viene svolto a formare una superficie piana. Può essere proiettato tutto l’emisfero.

Proiezione cilindrica

Trasferimento del reticolo geografico su un cilindro avvolto attorno al globo.

Proiezione di Mercatore

È di tipo equatoriale: il cilindro è tangente all’equatore e il suo asse coincide con l’asse terrestre, è una proiezione conforme perché la forma di strati e continenti coincide, non è però equivalente perché non vengono mantenute aree e proporzioni. Dall’equatore ai poli la scala cambia, già a 60° di latitudine raddoppia, da 80° a 90° viene tagliata se no sarebbe deformata portando la grandezza di stati e continenti fino a 6 volte la realtà. È presente una linea retta lossodromica che corrisponde ad una direzione geografica costante.

Molti planisferi non sono né conformi né equivalenti, quanto piuttosto un compromesso tra le due categorie, così come la carta di Robinson.

Proiezioni trasverse di Mercatore

Nella proiezione trasversa di Mercatore il centro è tangente a due meridiani, il cilindro è secante a 2 meridiani nelle U.T.M. (Universal Transverse Mercator). Nella proiezione trasversa di Mercatore il cilindro è tangente a una coppia di meridiani, la posizione secante della proiezione trasversa di Mercatore riduce al minimo le variazioni di scala nella ristretta zona centrale. Si utilizzano 60 cilindri per dividere il globo in 60 fusi di 6° di longitudine, e in 20 fasce di 8° di latitudine per ottenere proiezioni molto piccole, non completano l’intera latitudine coprendo l’intero globo perché non vengono rappresentate le latitudini sopra gli 80°.

La scala nel reticolato del sistema U.T.M.

Le due linee di uguale scala sono separate da una distanza di 360 km, le variazioni di scala sono molto piccole all’interno di una fascia di 6° di longitudine: UTM molto adatto per carte topografiche a grande scala, il vantaggio è avere una minima deformazione così le carte risulteranno sia conformi che equivalenti.

La scala cartografica

La definizione di scala è il rapporto tra una lunghezza misurata sulla carta e quella corrispondente alla superficie terrestre, può essere di tipo numerica (o frazionaria), grafica o verbale (nella verbale c’è passaggio di unità di misura). Nelle carte tecniche regionali 1 cm = 50 m. Una carta a piccola scala rappresenta un luogo molto grande, mentre una carta a grande scala rappresenta una regione molto piccola. Ad es. una scala 1/1.000.000 è molto piccola.

Il telerilevamento o Remote sensing

Consiste nell’acquisizione di informazioni riguardanti un oggetto o un fenomeno senza che lo strumento di acquisizione sia a contatto diretto con l’oggetto investigato, si utilizzano strumenti e metodi che impiegano l’energia elettromagnetica come luce, calore e onde radio.

Il telerilevamento è il risultato di 2 campi applicativi d’indagine:

• Tecnologia: progettazione e messa in opera di attrezzature capaci di acquisire dati (sensori e piattaforme).
• Analisi, elaborazione ed interpretazione dei dati: estrarre informazioni sulla caratteristiche fisiche dell’oggetto studiato.

Le piattaforme satellitari ricevono dati che vengono poi analizzati da macchine e persone con elevate competenze. I sensori (inizialmente macchine fotografiche, poi scanner, ecc..) acquisiscono dati sul modo in cui i vari oggetti della superficie terrestre riflettono o emettono l’energia elettromagnetica, attualmente l’acquisizione è digitale. I sensori vengono posizionati su piattaforme aeree, satellitari o più recentemente su droni.

Le foto aeree furono il primo strumento largamente usato per la costruzione di carte topografiche e per studi ambientali ed ingegneristici (anni ‘50 del secolo scorso). Utilizzo di altre lunghezze d’onda, rispetto al visibile, dello spettro elettromagnetico (anni ‘60). Primi satelliti commerciali (non militari): Landsat (inizio anni ‘70). Satelliti recenti (ultimi 15-20 anni): elevata risoluzione spaziale come le immagini di google earth, non applicato a zone poco abitate come la Siberia.

Multitemporalità: per monitorare un fenomeno raccogliendo dati per scoprirne l’evoluzione nel tempo.

Multiscalarità: per visione di caratteristiche principali dei rilievi dove più vado nel dettaglio più la scalarità cambia.

Il telerilevamento permette di compiere analisi su ampie aree, prende immagini infrarosso ovvero oltre la nostra capacità del visibile, utili anche per esempio su aree meno favorevoli agli studi come l’acqua. L’acqua ha una riflettanza bassa a infrarosso vicino e non è quindi visibile a noi e appare infatti scura sulla mappa, nel visibile appare invece più chiara e riesco a distinguere aree più e meno profonde.

GIS - Geographic Information Systems

Un insieme di strumenti per immagazzinare, ricercare, trasformare e rappresentare dati spaziali del mondo reale, al fine di un insieme di scopi specifici. Un sistema a supporto delle decisioni che comporta l’integrazione di georiferiti nell’ambito della risoluzione di un problema. Ha numerose capacità di applicazione. Questi software passarono una fase primaria in cui costavano moltissimo, ad oggi sono invece facilmente reperibili ed efficaci.

L'atmosfera

Tempo atmosferico o meteorologico: condizioni atmosferiche di breve durata, presenti in una determinata area in un determinato periodo.

Clima: l’insieme delle condizioni atmosferiche giornaliere nell’arco di un lungo periodo (decenni o più) come valori medi, valori estremi e variazioni nel tempo; ovvero come si caratterizza un’area della Terra.

Principali elementi del tempo atmosferico = “variabili atmosferiche”

• Temperatura
• Pressione
• Venti
• Umidità
• Precipitazioni

Gli agenti atmosferici e climatici modificano l'ambiente, come nei casi di gelivazione che avviene ad alte quote delegata a un cambiamento di stato dell’acqua all’interno della roccia nell’arco di un anno; più il cambiamento di stato è rapido maggiore fratture avvengono nella roccia, avviene spesso in ambiente dolomitico e non ad altezze estreme, dove la roccia non è estremamente compatta ed a temperature costantemente basse.

Composizione dell’atmosfera

La maggior parte della massa dell’atmosfera è addensata entro 6 km dalla superficie terrestre (50%), la restante entro 26 km (48%).

Composizione percentuale gassosa a concentrazione non variabile

• Azoto 78%
• Ossigeno 21%

Gas a concentrazione variabile

• Vapore acqueo
• Anidride carbonica
• Ozono

Il calore emesso dalla Terra e trattenuto dall’atmosfera dipende dai gas serra e CO₂ (negli ultimi 50 anni è estremamente aumentata).

L’atmosfera presenta acqua allo stato solido, liquido e gassoso e pulviscolo: particelle solide di origine naturale (ceneri vulcaniche, effetti del vento) o antropica, modifica la radiazione solare che incide sull’ambiente terrestre assorbendo e...