Riassunto esame Geografia/Laboratorio di Cartografia, prof.ssa Pressenda, libro consigliato "Geocartografia. Guida alla lettura delle carte geotopografiche" di E. Lavagna e G. Lucarno

La terra e la sua rappresentazione

Tre caratteristiche delle carte geografiche

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

Essa è inoltre simbolica, in quanto tutti gli elementi fisici presenti sulla superficie terrestre, siano essi naturali (montagne, corsi d’acqua etc.) o d’origine antropica (strade, canali etc.) sono descritti da segni imitativi o convenzionali. Se le carte geografiche dei secoli scorsi riportavano simboli il più possibile simili a ciò che volevano rappresentare, oggi le carte ricorrono a simbologie codificate e spesso difformi dall’aspetto reale, ma più adatte ad esprimere concetti di tipo matematico-deduttivo come quelli di valico, cima, displuviale.

Infine, benché la cartografia 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.

Forma e dimensioni della Terra

Oggetto delle rappresentazioni cartografiche è la descrizione della superficie terrestre. Ma qual è la reale forma della Terra e quali sono le sue dimensioni? La Terra è, in prima approssimazione, una sfera. La prova definitiva di questa tesi arrivò solo all’inizio dell’evo moderno. Tuttavia già nell’antichità ci fu chi, supponendo la Terra sferica per motivi filosofici, tentò di valutarne le dimensioni con procedimenti geometrici ed astronomici. 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, in quanto l’idea prevalente di una Terra piatta avrebbe condizionato il sapere scientifico ancora per molti secoli.

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 terrestre, supponendo la sfericità perfetta del globo. Accurate misurazioni compiute successivamente hanno rivelato che la Terra non è una sfera perfetta, ma risulta schiacciata in corrispondenza dei poli e rigonfia all’equatore (ellissoide di rotazione), a causa dell’effetto centrifugo indotto sulla sua massa dalla velocità di rotazione. Di conseguenza, il diametro polare è pari a 12.714 km mentre quello equatoriale è di poco maggiore (12.757 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 di 1/300. In realtà, però, la Terra non ha neppure esattamente la forma di un ellissoide di rotazione: la sua forma presenta varie irregolarità dipendenti dalla diversa natura dei materiali costitutivi, la cui massa fa variare localmente l’intensità e la direzione della forza d’attrazione gravitazionale. I geodeti attribuiscono al nostro pianeta una forma particolare, detta 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 ad essa. Il geoide è un po’ rigonfio in corrispondenza dei continenti e leggermente depresso in corrispondenza degli oceani.

Mentre lo studio e la rappresentazione dei mari e degli oceani è compito rispettivamente dell’oceanografia e dei servizi idrografici, la rappresentazione delle terre emerse è di norma affidata ad istituti geografici statali con i relativi servizi cartografici oltre che ad imprese ed enti privati.

Le coordinate geografiche

Prima di passare a descrivere le caratteristiche che determinano la distinzione e la classificazione dei numerosi tipi di carte, sono necessarie alcune considerazioni sul sistema di coordinate che consente d’individuare in maniera precisa e biunivoca ogni punto della superficie terrestre.

Il concetto di biunivocità fra i due insiemi di punti – quelli sul terreno e quelli sulla carta – è semplice, ma di fondamentale importanza: ad ogni punto sul terreno deve corrispondere uno ed un solo punto sulla carta, e viceversa.

La maggior parte delle rappresentazioni cartografiche adotta sempre almeno un sistema di coordinate che consente la definizione inequivocabile della posizione di un punto sulla carta e la sua successiva individuazione sul terreno e viceversa. Il sistema più utilizzato nelle carte di media-piccola scala è quello delle coordinate angolari, per la cui descrizione è necessario premettere qualche fondamentale definizione sulla geometria della sfera.

Immaginiamo di rappresentare la Terra come una sfera perfetta e di tagliarla con un piano passante per il suo centro. 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.

Geometria dei circoli massimi

I circoli massimi hanno alcune proprietà geometriche importanti:

• Sono i più grandi circoli che si possono tracciare sulla superficie di una sfera.
• Ne esistono in numero infinito, poiché infiniti piani passano per un punto.
• Due circoli massimi distinti s’intersecano sempre suddividendosi reciprocamente in 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 dalla superficie della sfera.

Tali proprietà possono diventare importanti anche dal punto di vista geografico: dall’ultima di esse, infatti, discende che, nella navigazione marittima o di area, la rotta più breve fra due punti può esser 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.

I paralleli sono circoli minori perpendicolari ai meridiani. Per definizione, essi sono quindi tutti paralleli tra di loro; il loro numero è infinito, così come per i meridiani. Il piano che passa per il centro della sfera – equidistante dai poli – è detto piano equatoriale, e determina un parallelo, l’equatore, che è anche l’unico circolo massimo fra tutti i paralleli.

La possibilità di costruire un reticolo di meridiani e di paralleli ci suggerisce l’idea di definire un sistema di coordinate atto ad individuare in maniera univoca un punto qualsiasi della superficie terrestre.

Possiamo quindi distinguere i meridiani ed i paralleli semplicemente numerandoli con una cifra che ne indica la loro distanza angolare in gradi rispettivamente da un meridiano di riferimento e dall’equatore. La latitudine del punto P è data dalla misura dell’angolo al centro PÔA (a); la longitudine del meridiano passante per P è data dalla misura dell’angolo al centro P’ÔA (b).

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 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. Pertanto, un punto potrà avere latitudine settentrionale o meridionale (per esempio: lat. 46° 12’ 53’’ N si legge «46 gradi, 12 primi, 53 secondi nord»). Tutti i punti dell’equatore hanno latitudine zero. La massima latitudine (90°) corrisponde ai poli.

Analogamente, la longitudine di un punto è il valore angolare dell’arco di parallelo compreso fra quel punto ed un meridiano di riferimento. Anche questo angolo individua un insieme di punti che giacciono sullo stesso meridiano ed hanno la stessa longitudine, che può essere occidentale o orientale a seconda che il punto si trovi ad ovest o ad est del meridiano di riferimento.

Se la scelta dell’equatore come parallelo fondamentale appare quasi scontata, quella del meridiano di riferimento è stata all’origine di decisioni unilaterali da parte delle diverse scuole cartografiche o dei governi che le finanziavano. Una proposta universalmente accettata fino alla metà dell’Ottocento prendeva come meridiano di riferimento quello passante per l’Isola del Ferro, nelle Canarie, che, fino alla fine del Medioevo, era considerata come la terra emersa più occidentale del mondo conosciuto. Ma, dopo la scoperta del Nuovo Mondo, tale teoria venne a cadere.

Nel secolo scorso, alcune fra le potenze politiche del pianeta proposero come meridiano di riferimento quello passante per le proprie capitali: si ebbero così, come località poste sul meridiano fondamentale, la proposta francese per Parigi e quella inglese per Londra. Anche l’Italia adottò il riferimento al meridiano di Roma Monte Mario. Tuttavia, in ambito internazionale, alla fine ha prevalso la scelta del meridiano di Greenwich, che 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) (per esempio: long. 5° 23’ 44’’ E si legge «longitudine 5 gradi, 23 primi, 44 secondi est»). Il meridiano opposto a quello fondamentale (antimeridiano di Greenwich) sarà situato ad un angolo di 180° ed esso potrà quindi essere indifferentemente indicato come meridiano 180° E oppure 180° W.

Poiché una coppia di meridiani e di paralleli s’interseca in un solo punto, è possibile dare le coordinate di quel punto indicando longitudine e latitudine relative a quella coppia di meridiani e paralleli. Una terza coordinata è la quota del punto, ossia l’altitudine rispetto ad un livello di riferimento, quello medio del mare, nei cui confronti può assumere valori positivi o negativi. La superficie solida della Terra presenta quote variabili nell’intervallo fra il minimo di circa 11.000 m di profondità (in corrispondenza della fossa oceanica delle Marianne) ed il massimo di 8.848 m d’altitudine sulla vetta del monte Everest. La massima depressione continentale si trova in corrispondenza del Mar Morto, in Palestina, a 395 m sotto il livello del mare.

Se ipotizziamo, con buona approssimazione, che la Terra sia perfettamente sferica, la distanza tra 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.

Un po’ più complicato è invece il calcolo della distanza tra due meridiani, massima all’equatore (111,322 km) e nulla ai poli.

La determinazione astronomica della latitudine e della longitudine

Se si fotografa il cielo con uno scatto a lunga esposizione si nota che tutte le stelle compiono una più o meno ampia rotazione intorno ad un punto coincidente con il prolungamento dell’asse di rotazione della Terra, nel nostro emisfero boreale pressoché coincidente con la stella detta appunto polare perché sulla verticale – cioè allo zenit – del polo nord.

L’importanza della latitudine è grandissima, perché da essa dipende la quantità d’energia che ci giunge dal Sole, pur con alcune variazioni legate alle posizioni che la Terra assume durante la sua rivoluzione attorno ad esso.

L’asse terrestre è infatti inclinato di 66° 33’ rispetto al piano d’orbita sicché solo in 2 giorni dell’anno (20/21 marzo e 22/23 settembre, detti equinozi) 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 ed il 21/22 dicembre (sono i tropici del Cancro e del Capricorno).

I circoli polari artico ed antartico sono appunto i due paralleli dove rispettivamente il giorno 21 giugno (solstizio d’estate) ed 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 senso cronologico. La sua determinazione ha richiesto l’impiego di un cronometro regolato sull’ora del meridiano di Greenwich.

Se l’ora locale è più tarda di quella risultante al meridiano 0°, la longitudine sarà orientale perché ad ogni ora corrispondono 15° cioè 1/24 della rotazione completa della Terra, 360°; viceversa, 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 ad ovest.

I fusi orari

Correlati ai meridiani sono i fusi orari, sezioni longitudinali della superficie terrestre che convergono ai poli, comprese tra due meridiani distanti 15°. Se ogni punto della superficie terrestre ha una propria ora solare, determinata dal passaggio a mezzogiorno del Sole sul punto di culminazione della sua traiettoria apparente attorno alla Terra, per convenzioni e per ovvi motivi di praticità si è stabilito che tutti i punti all’interno dello stesso fuso orario hanno la stessa ora convenzionale. Poiché i fusi orari sono 24, il tempo convenzionale in vigore al loro interno differisce di un’ora rispetto a quello dei due fusi contigui.

Nel suo moto apparente, il Sole impiega 4 minuti per percorrere un arco di traiettoria di 1° attorno alla Terra. Note le longitudini di due località, basterà quindi moltiplicare per 4 minuti le loro differenze in gradi per ottenere la differenza d’ora solare tra le stesse. Per conoscere la differenza tra le ore convenzionali occorrerà invece fare riferimento alla carte dei fusi orari. Si noti che in corrispondenza delle terre emerse i fusi seguono quasi sempre non i meridiani di riferimento, ma i confini degli stati che li adottano al proprio interno, con scostamenti anche di parecchi gradi.

Per «fare il punto» di una nave sono sufficienti due coordinate, latitudine e longitudine. Nella realtà geografica, che è a tre dimensioni, è però necessario considerare anche la distanza dal livello medio del mare, cioè l’altitudine.

L’altitudine e la rappresentazione del rilievo

La rappresentazione sulla carta geografica delle altitudini ha costituito per i cartografi delle terre emerse un serio problema che ha trovato nel tempo varie soluzioni. Nelle carte più antiche e meno tecniche ci si limitava di solito a distinguere le zone pianeggianti da quelle montuose, indicando le seconde con tratti arcuati che fanno pensare ai cosiddetti «mucchi di talpa».

Attualmente un metodo usato perlopiù nelle carte a grande scala è quello del tratteggio, consistente nel disegno di trattini disposti lungo le linee di massima pendenza, più fitti dove il pendio è più ripido; per tratto forte si intende invece il semplice tracciato di linee che indicano la direzione delle catene montuose, più marcate in corrispondenza delle dorsali più elevate. Altri metodi sono quello dello sfumo (uso di tonalità di grigio o di altro colore, più intense con l’aumentare dell’altitudine), spesso integrato da un lumeggiante obliquo, con le ombre prodotte dal rilievo, che conferisce maggior evidenza e plasticità, e quello delle curve di livello, con cui s’immagina di proiettare sul piano della carta le curve disegnate dall’intersezione della superficie del terreno (isoipse) o dei fondali marini (isobate) con piani paralleli al livello del mare, disposti ad intervalli regolari e quindi tra loro equidistanti. Questi metodi sono a volte integrati anche dall’uso di tinte altimetriche (verde per le quote più basse, paglierino per quelle intermedie etc.).

È da rilevare però che né il tratteggio né lo sfumo possono dare informazioni sull’effettiva altitudine dei punti non direttamente quotati. Il metodo delle curve di livello permette almeno d’attribuire ad...