Riassunto esame Geografia e Didattica della Geografia, prof. Ugolini, libro consigliato Geocartografia, Guida alla lettura delle carte geotopografiche, Lavagna, Lucarno

Geocartografia

Guida alla lettura delle carte geotopografiche

Introduzione

La cartografia, branca tecnica delle scienze geografiche, sta vivendo un momento di riscoperta grazie alla diffusione sul mercato di carte realizzate con costi contenuti e procedimenti di stampa a colori di alta qualità, facilmente consultabili. Non è ormai più concepibile la descrizione di un fenomeno senza l’ausilio di una carta.

Sebbene tutti ne intuiscono le finalità e i principi, la cartografia è una scienza che richiede uno studio teorico preliminare per potersene servire in modo competente. La tendenza, da parte delle più recenti generazioni di studenti, ad affrontare lo studio delle varie branche della geografia senza la consultazione di un atlante, porta il più delle volte a risultati carenti sotto l’aspetto della comprensione delle correlazioni tra causa ed effetto di un determinato fenomeno geografico e ad ignorare l’ubicazione di importanti località e regioni della Terra. Sono ancora pochi coloro che sanno utilizzare al meglio le innumerevoli informazioni contenute in una carta e molti quelli che, invece, non la interpretano in maniera corretta.

È facile intuire il numero di informazioni che è possibile trarre da una corretta lettura delle carte, arricchendo lo studio di un territorio. Le carte, specialmente quando si riferiscono a regioni di cui è controversa l'appartenenza politica, possono essere oggetto di vere proprie manipolazioni. Come sostiene Philippe Rekacewicz “La carta offre agli occhi del pubblico solo quanto il cartografo voglia mostrare.”

Capitolo 1 – La terra e la sua rappresentazione

1.1 Tre caratteristiche delle carte geografiche

Possiamo definire una carta geografica come una rappresentazione grafica ridotta, simbolica e approssimata della superficie terrestre su una superficie piana. La rappresentazione è ridotta, non è possibile descrivere la superficie della terra nelle sue dimensioni reali, ma solo ricorrendo a un opportuno rimpicciolimento delle stesse secondo un rapporto determinato, detto scala, che consente di disegnare l'intera superficie di una regione, di uno stato o di un continente all'interno del foglio.

Essa è, inoltre, simbolica, in quanto tutti gli elementi fisici presenti sulla superficie terrestre, siano essi naturali o di origine antropica, sono descritti da segni imitativi o convenzionali. Nelle carte dei secoli scorsi prevale una rappresentazione di tipo imitativo (riproduzione di case/ponti/montagne nelle loro forme reali) che introduceva arbitrarie approssimazioni delle forme e delle dimensioni. Oggi le carte ricorrono in prevalenza a simbologie il più possibile codificate e spesso difformi dall'aspetto reale degli oggetti rappresentati, ma più adatte a esprimere concetti di tipo matematico descrittivo, come quello di valico, cima, displuviale.

Benché la cartografia, con la sua rigorosa codificazione, possa sembrare una scienza esatta, ogni rappresentazione risulterà sempre approssimata, in quanto la superficie sferica della Terra non sarà mai riproducibile con esattezza su un piano senza dare luogo a deformazioni. Scopo dei numerosi modelli matematici creati per realizzare proiezioni cartografiche è ridurre al minimo le approssimazioni e le imprecisioni, conservando, se possibile, le proporzioni tra superficie e distanza e l'invariabilità degli angoli, fornendo di una stessa porzione di superficie terrestre diverse versioni rappresentative che verranno scelte in base alle esigenze di chi le utilizza.

1.2 Forma e dimensioni della Terra

Oggetto delle rappresentazioni cartografiche è la descrizione della superficie terrestre. La terra è, in prima approssimazione, una sfera. Ci vollero secoli per dimostrarlo e la prova definitiva risale all'inizio dell'evo moderno, con i grandi viaggi oceanici che portarono alla circumnavigazione del globo. Tuttavia, già nell’antichità ci fu chi tentò di valutare le dimensioni della terra con procedimenti geometrici e astronomici. Tra questi, Eratostene di Cirene, bibliotecario di Alessandria nel III secolo a.C., stabilì la misura della circonferenza terrestre in 39.000 km, avvicinandosi notevolmente alla realtà, ma la scoperta rimase fine a se stessa.

Durante la Rivoluzione francese, il metro lineare (oggi quasi universalmente accettato come unità di misura delle lunghezze) venne definito convenzionalmente come la 40 milionesima parte della circonferenza. Tuttavia, la definizione non si poneva il problema della reale forma della terra, supposta perfettamente come sfera.

Accurate misurazioni compiute successivamente hanno rivelato che la Terra non è una sfera perfetta, ma risulta schiacciata in corrispondenza dei poli e rigonfiata all’equatore (ellissoide di rotazione), a causa dell'effetto centrifugo indotto sulla sua massa dalla velocità di rotazione, che tende a compensare in parte la forza di attrazione gravitazionale sui punti più distanti dell'asse. Di conseguenza, il diametro polare è pari a 12714 km mentre il diametro equatoriale è di poco maggiore (12757 km).

Se immaginiamo di tagliare la terra con un piano passante per l'asse di rotazione otteniamo pertanto non un cerchio perfetto, ma un’ellisse, con un indice di eccentricità (dato dal rapporto tra la differenza tra i due diametri e il diametro equatoriale) pari a 1/300. L’eccentricità terrestre è piuttosto modesta rispetto a quella di pianeti come Giove e Saturno e non è percettibile all'osservazione non strumentale. Tuttavia, nella costruzione di carte di precisione, il rigonfiamento equatoriale deve essere tenuto in considerazione perché può dare luogo a errori non trascurabili.

In realtà, però, la terra non è neppure esattamente la forma di un ellissoide di rotazione e ciò non solo per le asperità della superficie terrestre emerse: anche riferendoci a livello medio del mare esteso su tutta la superficie del pianeta, senza tener conto delle montagne e delle depressioni, la forma della terra presenta varie irregolarità dipendenti dalla diversa natura dei materiali costitutivi, la cui massa fa variare localmente l'intensità e la direzione della forza di attrazione gravitazionale.

I geodeti attribuiscono al nostro pianeta, senza considerare le rugosità della sua superficie solida una forma particolare, definita geoide, un solido la cui superficie teorica al livello del mare è identificata dall'insieme dei punti in cui il filo a piombo è perfettamente perpendicolare a essa. Il geoide è un po’ rigonfio in corrispondenza dei continenti e leggermente depresso (massimo qualche decina di metri rispetto alla superficie dell’ellissoide) in corrispondenza degli oceani.

Lo studio e la rappresentazione dei mari e degli oceani è compito dell’oceanografia e servizi idrografici, mentre la rappresentazione delle terre emerse è di norma affidata a istituti geografici statali con i relativi servizi cartografici (in Italia l’Istituto Geografico Militare di Firenze, affiancato dai servizi cartografici delle regioni), oltre che a imprese ed enti privati.

1.3 Le coordinate geografiche

Sono necessarie alcune considerazioni sul sistema di coordinate che consente di individuare in maniera precisa e biunivoca ogni punto della superficie terrestre, la sua corrispondente rappresentazione sulla carta e viceversa. Il concetto di biunivocità fra i due insiemi di punti, sul terreno e sulla carta, è di fondamentale importanza: a ogni punto sul terreno deve corrispondere uno e un solo punto sulla carta così come un punto sulla carta non può corrispondere che a un solo punto sulla realtà.

La maggior parte delle rappresentazioni cartografiche (perlomeno quelle destinate a descrivere elementi presenti sul terreno e la loro posizione reciproca) adotta sempre almeno un sistema di coordinate che consente la definizione della posizione di un punto sulla carta e la sua individuazione sul terreno o viceversa. Il sistema più utilizzato nelle carte di media e piccola scala è quello di coordinate angolari, per la cui descrizione è necessario permettere qualunque fondamentale definizione sulla geometria della sfera.

L'intersezione del piano con la superficie sferica determina una linea circolare chiamata circolo massimo. Se invece tagliamo la sfera con piani non passanti per il centro otteniamo intersezioni circolari di raggio inferiore, dette circoli minori.

I circoli massimi hanno alcune proprietà geometriche importanti:

• Sono i più grandi circoli tracciabili sulla superficie di una sfera.
• Ne esistono in un numero infinito, poiché infiniti sono i piani passanti per il centro.
• Due circoli massimi distanti si intersecano sempre suddividendosi reciprocamente in due semicerchi.
• Ogni punto della superficie sferica è attraversato da infiniti circoli massimi.
• Un circolo massimo passante per due punti della superficie sferica individua la distanza più breve fra i due punti, computata sulla superficie della sfera.

Nel momento in cui applichiamo il modello sferico alla descrizione della superficie terrestre, è facile intuire come tali proprietà possono diventare importanti anche dal punto di vista geografico. Dall’ultima proprietà discende che nella navigazione marittima o aerea la rotta più breve tra due punti può essere tracciata seguendo un circolo massimo determinato con criteri geometrici.

I Poli sono definiti come l'intersezione dell'asse di rotazione con la superficie della sfera. Ogni circolo massimo passante per i poli determina, a partire da essi, due semicerchi detti meridiani. Tutti i meridiani partono quindi da un polo e arrivano al polo opposto seguendo la direzione nord-sud. Procedendo dal Polo verso l'equatore, due meridiani tendono quindi a distanziarsi. Importante sottolineare che ogni punto della superficie sferica diverso dei poli è attraversato da uno e un solo meridiano.

I paralleli sono circoli minori perpendicolari ai meridiani ottenuti intersecando la superficie sferica con piani perpendicolari all'asse di rotazione. Per definizione:

• Sono quindi tutti paralleli fra loro;
• Il loro numero è infinito;
• A ogni punto della superficie sferica corrisponderà uno e un solo parallelo che lo attraversa.

Il piano che passa per il centro della sfera (equidistante dai poli), detto piano equatoriale, determina un parallelo, l'equatore, pure equidistante dai poli, che è anche l'unico circolo massimo fra tutti i paralleli.

La possibilità di costruire un reticolo di meridiani e dei paralleli ci suggerisce l'idea di definire un sistema di coordinate atto a individuare, in maniera univoca, un punto della superficie terrestre disegnando il meridiano e il parallelo che si intersecano in esso. Grazie alla biunivocità del sistema, due coordinate identificano uno e un solo punto, mentre ogni punto viene individuato da una ed una sola coppia di coordinate.

Possiamo distinguere i meridiani e i paralleli semplicemente numerandoli, ad esempio con una cifra che ne indica la loro distanza angolare in gradi, rispettivamente da un meridiano di riferimento, scelto in maniera convenzionale, e dall’equatore.

La latitudine di un punto della superficie si definisce come il valore angolare dell'arco di meridiano compreso fra il punto e l'equatore. Tale angolo designa, in realtà, un insieme di punti che giacciono sullo stesso parallelo e che hanno quindi la stessa latitudine. È espresso in gradi sessagesimali, primi e secondi ed è misurato, a partire dall'equatore, verso nord o verso sud (un punto potrà avere una latitudine settentrionale o meridionale, a seconda che si trovi a nord o a sud dall’equatore). Tutti i punti sull’equatore hanno latitudine zero. La massima latitudine (90°) corrisponde ai poli. Es. 46° 12’ 53’’ N 46 gradi, 12 primi, 53 secondi nord.

La longitudine di un punto è il valore angolare dell'arco di parallelo compreso fra quel punto e un meridiano di riferimento. Questo angolo individua un insieme di punti che giacciono sullo stesso meridiano e hanno la stessa longitudine, che può essere occidentale o orientale a seconda che il punto si trovi a ovest o est del meridiano di riferimento. Se la scelta dell'equatore come parallelo fondamentale appare quasi scontata, quella del meridiano di riferimento è stata, nei secoli, all'origine di decisioni unilaterali da parte delle diverse scuole cartografiche o, meglio, dei governi che le finanziavano.

Fino alla metà dell’Ottocento si prendeva come meridiano di riferimento quello passante per l’Isola del Ferro, nell’arcipelago delle Canarie, che, fino alla fine del Medioevo, era considerata la terra emersa più occidentale del mondo conosciuto. Dopo la scoperta del Nuovo Mondo e di terre a ovest delle Canarie la situazione cambiò in quanto le terre emerse non si trovavano più solamente ad est del meridiano di riferimento. La scelta di un meridiano di riferimento non era più vincolata a un punto considerato ai “confini” del mondo.

Nel secolo scorso, alcune tra le potenze politiche del pianeta proposero come meridiano di riferimento quello passante per le proprie capitali (Londra, Parigi, Roma Monte Mario). In ambito internazionale, prevalse la scelta del meridiano passante per l'osservatorio astronomico di Greenwich (da cui prende il nome). Il meridiano di Greenwich assume longitudine zero. Per tutti gli altri punti la longitudine è designata con l’angolo del proprio meridiano, misurata a partire da quello fondamentale, verso est (E) o verso ovest (W). Il meridiano opposto a quello fondamentale sarà situato a un angolo di 180°.

Poiché una coppia di meridiani e di paralleli si interseca in un solo punto, è possibile dare le coordinate di quel punto indicando la longitudine e la latitudine relative a quella coppia di meridiani e paralleli. Una terza coordinata è la quota del punto, ossia l’altitudine rispetto al livello di riferimento, quello medio del mare, nei cui confronti può assumere valori positivi o negativi. In Italia la base per la misurazione (quota zero) è rappresentata dal livello medio del mare registrata dal mareografo di Genova.

Se ipotizziamo che la Terra sia perfettamente sferica, la distanza fra due paralleli intervallati da un grado di latitudine misurata sulla superficie terrestre è di 111,111 km. In realtà, a causa del rigonfiamento equatoriale, la curvatura della superficie terrestre è più pronunciata all’equatore e meno ai poli. In corrispondenza dei poli, quindi, risulterà leggermente dilatato l’arco di meridiano compreso fra due paralleli contigui, mentre all’equatore la distanza sarà di poco inferiore (pochi metri). Più complicato è invece il calcolo della distanza tra due meridiani, massima all’equatore (111,322 km per un arco di parallelo di un grado) e nulla ai poli.

1.4 La determinazione astronomica della latitudine e della longitudine

Fotografando il cielo notturno, si nota che le stelle compiono una più o meno ampia rotazione intorno a un punto coincidente con il prolungamento dell'asse di rotazione della terra, nel nostro emisfero boreale pressoché coincidente con la stella Polare (cosiddetta perché sulla verticale, cioè allo zenit, del Polo Nord). L’angolo tra il piano dell’orizzonte e la direzione della stella polare è uguale alla latitudine della località.

Dalla latitudine dipende la quantità di energia (luce e calore) che ci giunge dal Sole, pur con alcune variazioni legate alle posizioni che la terra assume durante la sua rivoluzione attorno a esso. L'asse terrestre infatti è inclinato di 66° 33’ rispetto al piano dell'orbita sicché solo in 2 giorni dell'anno (21 marzo e 23 settembre) il sole culmina a 90° sull'equatore. Negli altri giorni ciò avviene in una fascia compresa tra due paralleli, uno a nord e l'altro a sud, sui quali culmina rispettivamente il 21 giugno e il 21/22 dicembre (sono i Tropici del Cancro e del Capricorno).

È anche da notare che sulle calotte intorno ai due poli il sole rimane costantemente visibile sull'orizzonte per più giorni (sei mesi interi al Polo) o viceversa non sorge affatto. I Circoli Polari Artico e Antartico sono appunto i due paralleli dove rispettivamente il giorno 21 giugno (solstizio d'estate) e il 21-22 dicembre (solstizio d'inverno) il sole a mezzanotte sfiora l'orizzonte senza tramontare.

La longitudine, a differenza della latitudine, non ha effetto sul clima di una località, ma sul tempo in esso cronologico. La sua determinazione ha richiesto l’impiego di un cronometro regolato sull’ora del meridiano di Greenwich, oltre che della strumentazione per accertare l’ora locale.

• Se l'ora locale è più tarda di quella risultante al meridiano 0° (es. le 15 quando lì sono le 13) la longitudine sarà orientale (precisamente 30° est, perché a ogni ora corrispondono 15° cioè 1/24 della rotazione completa della terra, 360°).
• Se l'ora locale è in ritardo su quella del meridiano 0°, la longitudine sarà ovest.

Quando al meridiano di Greenwich è mezzogiorno all’antimeridiano (180° E o W) sono contemporaneamente le ore 0 e le 24 dello stesso giorno. Proprio per questo motivo chi attraversa l'antimeridiano di Greenwich (o meglio una linea detta del cambiamento di data, che se ne discosta solo in brevi tratti per evidenti ragioni pratiche) deve togliere al calendario un giorno se si muove verso est o aggiungerlo se si muove verso ovest. Correlati ai meridiani sono i fusi orari, sezioni longitudinali della superficie terrestre che convergono ai poli, comprese tra due meridiani distanti 15°.