Cartografia

Cartografia

La cartografia è una metodologia che risale dall’antica Grecia che serve all’uomo per collocarsi nello spazio terrestre.

La forma della Terra

Già nel IV secolo a.C., Aristotele arrivò alla conclusione che la Terra fosse rotonda. Successivamente, fu Archimede a dedurne la stessa sfericità.

Nel III secolo, gli egizi, studiando la distanza del sole e le ombre che produceva sul terreno, furono in grado di calcolare il raggio della Terra, con strumenti rudimentali.

Successivamente ci fu un’alternanza tra fisici e matematici che si cimentarono nello studio della vera forma della Terra e attraverso degli studi, come l’utilizzo del pendolo, si riuscì a definire che la sfericità della Terra non era reale. Aveva una forma più ellittica che sferica. Si arrivò alla conclusione che la Terra fosse un ellissoide. Difatti, tutt’oggi l’ellissoide è la forma geometrica che meglio approssima la Terra.

Ci furono delle spedizioni in Perù e in Lapponia per misurare l’arco di un meridiano. Misurando questo arco, riuscirono a capire che la Terra avesse una forma più ellittica. Solo nel 1873, venne coniato il nome di Terra fisica, ossia di geoide. Il geoide è lo strumento fondamentale che serve ai cartografici per capire, oltre alla posizione, l’altezza a cui ci si trova.

Nel 1880 venne creata la scienza che misura e rappresenta la superficie terrestre chiamata geodesia. Nel 1975 la definizione venne ampliata dalla IAG (Associazione Internazionale di Geodesia): la geodesia è la scienza che si occupa della misura e della rappresentazione della Terra, compreso il suo campo di gravità, in uno spazio tridimensionale variabile nel tempo.

Le placche terrestri galleggiano su un fluido e sono sempre in movimento. Di fatto la Terra varia la propria morfologia. Bisogna, quindi, considerare questi movimenti delle placche, anche se piccoli, per evitare disagi. Di tanto in tanto bisogna aggiornare le mappe.

Forza di gravità

La forza di gravità è il risultato delle forze newtoniane interne e della forza centrifuga (moto di rotazione intorno al proprio asse). Una di queste forze newtoniane è l’attrazione gravitazionale. È l’attrazione che hanno i corpi verso il centro della Terra e del pianeta nei confronti degli altri corpi celesti. A seconda della distanza tra i corpi celesti, c’è una differenza di forza di attrazione.

Esistono anche altre forze che però sono trascurabili come il moto di rivoluzione intorno al sole, il moto di rotazione della galassia e le forze dei campi elettrico e magnetico. La densità della Terra è data dalla media delle densità del mantello, della crosta e del nucleo 5.5 kg/dm³.

La forza di gravità porta ad avere un campo vettoriale: una regione di spazio nella quale in ogni punto è definito un vettore in funzione della posizione del punto e, eventualmente, del tempo. Il campo vettoriale è sempre diretto verso il centro della Terra, perciò, il campo della gravità può essere interpretabile come un campo vettoriale che è presente ovunque nello spazio intorno alla Terra con entità variabile dipendente dalla posizione.

Sulla superficie terrestre si percepisce in modo evidente la presenza del campo di gravità. Ogni corpo che ha una massa manifesta costantemente la tendenza (energia potenziale) a muoversi verso la superficie. Questa tendenza non è sempre uguale, ma dipende sia dalla massa del corpo, che dalla distanza di quest’ultimo dalla superficie.

La tendenza è l’energia potenziale. Questa energia si misura in Joule. La quantità di energia posseduta da un corpo è maggiore o minore anche al variare della distanza del corpo stesso dalla superficie. Più il corpo è distante dalla superficie terrestre più la sua energia potenziale è maggiore. Man mano che il corpo si avvicina alla superficie l’energia potenziale diminuisce. L’energia che diminuisce non viene dispersa ma viene ceduta sotto forma di Lavoro (L). Il Lavoro è un concetto fisico calcolabile come prodotto scalare del vettore forza e del vettore spostamento.

Esistono le superfici equipotenziali che sono piani che hanno la stessa energia potenziale. La Terra non è simmetrica, la sua superficie è irregolare e di conseguenza abbiamo bisogno di trovare delle vie alternative per semplificare la sua analisi. Per semplificare il tutto, si usa la superficie media del mare. Infatti, il mare, supponendo che non vi siano increspature sulla superficie dell’acqua, definisce perfettamente la forma del geoide. Il geoide è quindi definito come la superficie equipotenziale del campo di gravità che approssima al meglio il livello del mare su tutta la Terra.