Sistemi di coordinate

La Terra è un corpo solido che dallo spazio sembra sferico. Noi ben sappiamo che così non è ma per la maggior parte delle questioni di geografia e astronomia, si continua a considerare la terra di forma sferica. Raggio polare e raggio equatoriale differiscono, infatti, per una quantità trascurabile pari allo 0.34% del raggio medio. Si può quindi parlare di cerchi massimi per indicare equatore e meridiani, di raggio e diametro riferendosi a raggio e diametro medi, di angoli al centro e così via.

Per descrivere qualunque fenomeno che avvenga sulla superficie terrestre o in prossimità di essa si presenta la necessità di fissare un sistema di riferimento. Ne esistono di diversi tipi. Distinguiamo innanzitutto il sistema delle coordinate geografiche da quelli delle coordinate celesti. Il primo è solidale al sistema Terra e permette di trovare punti sulla superficie terrestre; i secondi individuano punti sulla sfera celeste (sfera concentrica alla Terra sulla cui superficie vediamo le stelle) e possono essere fissi (es. equatoriale fisso o orario) oppure mobili (equatoriale mobile, altazimutale): le rispettive coordinate variano oppure no col moto di rotazione terrestre. Inoltre alcuni sono legati all'osservatore (altazimutale, equatoriale fisso), altri sono indipendenti dal luogo di osservazione (equatoriale mobile).

Per definire le coordinate geografiche viene utilizzato l'asse di rotazione terrestre. Vengono poi rappresentati sulla sfera terrestre i paralleli e i meridiani che comunemente conosciamo. Si trova la posizione di un qualsiasi punto calcolando la distanza in gradi del parallelo e del meridiano del punto considerato rispettivamente dall'equatore (verso Nord o verso Sud) e dal meridiano di Greenwich (verso Est o verso Ovest). Tali misure prendono nell'ordine il nome di latitudine e longitudine.

In astronomia si privilegia l'uso delle coordinate celesti e a seconda della coppia di cerchi massimi presi come riferimento si individuano i diversi sistemi: altazimutale, equatoriale fisso o orario, equatoriale mobile, eclitticale, galattico. Quelli che si collegano al nostro tema sono i primi tre, gli ultimi sono utilizzati per individuare la posizione di corpi celesti: il sistema eclitticale è usato soprattutto per descrivere i moti dei pianeti e il galattico è usato in statistica stellare per descrivere moti e posizioni dei corpi galattici.

In generale, la distanza minima tra due punti si misura considerando la linea retta che li congiunge. Su una superficie terrestre dobbiamo invece considerare l'arco di cerchi massimo che sottende tale linea retta, arco che prende il nome di ortodromia. Introduciamo dunque in questa sezione anche le definizioni di ortodromia e lossodromia, due curve particolari di cui la prima è molto utile nella costruzione di mappe per la navigazione aerea e marittima. Di ortodromie si parlerà anche successivamente nella trattazione della proiezione di Mercatore.

Per questa parte del percorso abbiamo rimandato al sito [17] e fatto riferimento al testo [8].