geografia fisica e cartografia

CORSO DI
GEOGRAFIA FISICA E CARTOGRAFIA
Prof. Filippo Russo
(a.a. 2010 – 2011)
PROGRAMMA DETTAGLIATO
Generalità: scopi e metodi della Geografia fisica; relazioni tra la Geografia fisica e le Scienze della
Terra; l’Ambiente terrestre e sua caratterizzazione; lo stato della materia nell’Ambiente terrestre;
relazioni tra bilancio di massa della materia e bilancio energetico nell’Ambiente terrestre.
Elementi di Geografia astronomica
Oggetti cosmici e loro classificazione; unità di misura in Astronomia; il Sistema di riferimento
astrale e le coordinate celesti; origine e significato delle Costellazioni; lo Zodiaco.
Caratteristiche della radiazione elettromagnetica; l’Effetto Doppler; relazioni tra colore della
radiazione, lunghezza d’onda e temperatura; la spettroscopia e le sue regole; composizione chimica,
struttura e densità della materia nell’Universo.
La materia interstellare e le nebulose; la Forza di attrazione gravitazionale e l’Equazione di
Einstein; ipotesi sulla modalità di aggregazione della materia cosmica e sull’origine dei corpi
stellari; la reazione di fusione termonucleare e la nucleosintesi stellare; magnitudine di una stella;
genesi, classificazione ed evoluzione delle stelle in relazione alla quantità di massa aggregata; il
Diagramma H-R e la Sequenza principale; stelle di neutroni e buchi neri; ammassi e superammassi
stellari.
Le galassie: struttura, composizione e classificazione; ammassi e superammassi di galassie; La Via
Lattea ed il Gruppo locale; struttura della Via Lattea; radiogalassie e Quasar.
L’Universo in espansione: il Red Shift e la Legge di Hubble; teorie sull’origine e l’evoluzione
dell’Universo: il Big Bang e l’Universo stazionario; i primi tre minuti; ipotesi sul destino
dell’Universo: il problema della densità critica della materia e gli universi possibili.
Antiche e moderne concezioni sulla strutturazione del Sistema solare; gli oggetti cosmici del
Sistema solare; rapporti di massa e gravitazionali tra gli elementi che compongono il Sistema
solare; le leggi che regolano i rapporti tra gli elementi del Sistema solare: leggi di Keplero, di
Galileo e di Newton; ipotesi sulla possibile genesi, età ed evoluzione del Sistema solare.
La stella Sole ed i suoi pianeti: generalità, struttura, composizione e caratteristiche rispondenti alle
leggi di Keplero e della gravitazione universale.
La Luna ed i suoi rapporti con la Terra; caratteristiche generali del Sistema Terra-Luna; forma e
dimensioni della Luna; i moti della Luna e le loro caratteristiche generali; la regressione della linea
dei nodi e le nutazioni; mese sidereo e mese sinodico; caratteristiche orbitali della Luna; le fasi
lunari e loro significato per la misura del tempo; le eclissi; le maree: il fenomeno, definizione e
classificazione; la teoria dell’onda stazionaria ed i punti anfidromici; la legge di Darwin; il giorno
lunare.
I moti della Terra: interazioni gravitazionali con gli altri corpi del Sistema solare; moti attivi e moti
passivi; Il moto di rotazione della Terra: caratteristiche generali; giorno sidereo; rapporto tra
velocità angolare e velocità lineare di un corpo in movimento sulla Terra; prove e conseguenze del
moto di rotazione della Terra: gli esperimenti di Guglielmini e di Foucauldt; la Legge di Ferrel e la
Forza di Coriolis; il moto di rivoluzione della Terra: caratteristiche e generalità; anno sidereo; le
posizioni di Afelio e Perielio: la linea degli absidi; prove della rivoluzione terrestre; il fenomeno
dell’aberrazione ottica; conseguenze della rivoluzione terrestre: gli equinozi i solstizi ed il
fenomeno delle stagioni; variazioni di altezza del sole sull’orizzonte e diversa durata del dì e della
notte; le zone e le stagioni astronomiche; giorno solare e giorno sidereo; i moti millenari della
Terra: fattori gravitazionali che li determinano e ricadute ambientali; i principali moti millenari e le
nutazioni: cause, effetti e durate dei movimenti; la precessione luni-solare o degli equinozi: cause e
conseguenze; i moti astronomici di lungo periodo e le glaciazioni.
La forma della Terra: antiche e moderne concezioni; prove della sfericità della Terra; l’ellissoide di
rotazione, il Geoide, il Poliedro terrestre; la misura della circonferenza terrestre: l’esperienza di
Eratostene e la conferma di Picard; le dimensioni della Terra.
L’orientamento ed i punti cardinali; il percorso del Sole ed i punti di riferimento geografici; la Rosa
dei venti e la bussola magnetica; le coordinate polari. Il reticolato geografico: meridiani e paralleli;
le coordinate geografiche: definizione di Latitudine e di Longitudine; metodi e strumenti per la
determinazione della Latitudine; l’Analemma e la misura della declinazione solare; metodi per la
determinazione della Longitudine.
Problemi di misura del Tempo: il giorno e l’anno; definizioni e differenze tra giorno sidereo, giorno
solare o vero e giorno solare medio; l’Equazione del Tempo nell’Analemma; ora vera ed ora solare
media; le ore legali; anno sidereo ed anno tropico o solare; i calendari e l’anno civile o standard; la
misura universale del Tempo ed i fusi orari.
La rappresentazione della superficie terrestre
Scopi e metodi della Cartografia; generalità sui metodi di rappresentazione della superficie terrestre;
i globi; classificazione e criteri di classificazione delle carte geografiche. Concetti di equidistanza,
equivalenza ed isogonia o conformità.
Le proiezioni geografiche: generalità; classificazione delle proiezioni geografiche: proiezioni vere e
proiezioni convenzionali; le proiezioni prospettiche ed azimutali: caratteristiche tipologiche,
limitazioni ed usi. le proiezioni di sviluppo: caratteristiche tipologiche, limitazioni ed usi; le carte
isogoniche ottenute da proiezioni vere; la linea lossodromica e la linea ortodromica; la rotta e le
carte nautiche ed aeronautiche; le proiezioni convenzionali: classificazione e caratteristiche
generali; le proiezioni pseudocilindriche e pseudoconiche: modalità di costruzione e principali
caratteristiche tipologiche; la proiezione trapezoidale; le proiezioni policoniche, poliedriche o
policentriche: modalità di costruzione e principali tipologie; le proiezioni interrotte e stellari:
modalità di costruzione e principali tipologie; l’uso delle proiezioni nella produzione cartografica.
La Carta Topografica d’Italia: caratteristiche generali e tipo di proiezioni usate: la proiezione di
Gauss-Boaga; le zone di sovrapposizione cartografica; dalla proiezione di Gauss-Boaga alla
rappresentazione del reticolato geografico nella Carta Topografica d’Italia: meridiani e paralleli; le
coordinate di vertice della Carta; metodo di determinazione della posizione geografica di un punto
nella Carta; definizione e scopi del reticolato chilometrico; rapporti tra reticolato geografico e
reticolato chilometrico: la convergenza; definizione di Zona, di Maglia; le coordinate U.T.M. nella
Carta Topografica d’Italia: metodo di determinazione della Sigla di un punto.
Definizione di carta e di scala della carta. La Carta Topografica d’Italia dell’I.G.M.I.: vecchia e
nuova produzione cartografica; denominazione della produzione cartografica. Problemi di
orientamento nella Carta Topografica d’Italia; il Nord magnetico e la declinazione magnetica; la
convergenza della Carta ed il Nord del reticolato U.T.M.
La simbologia nella cartografia ufficiale dell’I.G.M.I.; simboli convenzionali; simboli planimetrici:
varie tipologie e modalità di rappresentazione cartografica; legenda tradizionale e legenda
internazionale. I simboli altimetrici: tipologie e classificazione; il simbolismo altimetrico nella
cartografia storica; le isoipse o curve di livello: definizione, tipologie e metodi di costruzione;
isoipse e punti quotati: uso dei punti quotati per la lettura e determinazione delle isoipse; regole di
lettura del rilievo rappresentato da isoipse; le scritture: tipologie e significato.
Modalità di rappresentazione del rilievo mediante isoipse: esempi vari dalle carte dell’IGMI; la
linea di massima pendenza e suo significato. Misura della distanza orizzontale su una carta
topografica; il dislivello, la pendenza e l’inclinazione di un versante: metodi di determinazione.
Il profilo altimetrico nelle carte topografiche: metodi di costruzione e determinazione.
Elementi di Fisica dell’Atmosfera, di Meteorologia e di Oceanografia
Lo stato della materia nell’Atmosfera terrestre; l’Atmosfera terrestre: struttura e composizione; la
Pressione atmosferica e le sue variazioni; misura della Pressione atmosferica; la Temperatura e le
sue variazioni; misura della Temperatura; significato del Gradiente verticale della Temperatura
nell’Atmosfera; l’Ozonosfera e la Ionosfera; la Magnetosfera terrestre. L’idrosfera e l’Oceano
terrestre: generalità, struttura e composizione; le variazioni di temperatura, di salinità e di ossigeno
disciolto nell’acqua marina; profilo meridiano dell’Oceano Atlantico. La radiazione solare: struttura
e composizione; il Langley e la misura della radiazione solare; la costante solare; bilancio
energetico e di massa nel Sistema combinato Terra-Atmosfera; l’insolazione: definizione, misura e
fattori di variazione; distribuzione dell’insolazione media annua alle varie latitudini; variazioni
stagionali e giornaliere dell’insolazione.
Il bilancio termico nel Sistema combinato e la risposta termodinamica dell’ambiente terrestre; la
controradiazione e la radiazione netta nel Sistema combinato; il bilancio termico alle varie
latitudini: zone di eccedenza e zone di deficit; rapporti tra radiazione netta, insolazione e
temperatura; calore sensibile e calore latente; variazioni stagionali e giornaliere della temperatura
alle varie latitudini; l’effetto “Volano termico” dei mari: condizioni di oceanicità e continentalità
nelle variazioni di temperatura. Le isoterme: metodologia di costruzione; la Carta delle isoterme
globali dei mesi di Gennaio e di Luglio; variazioni latitudinali stagionali delle isoterme globali; la
carta delle escursioni termiche medio annue.
La Pressione atmosferica, i venti e la forza di gradiente barico; condizioni atmosferiche di alta e di
bassa pressione; relazioni tra temperatura e pressione: la legge dei gas perfetti ed il Primo Principio
della Termodinamica. Il fenomeno delle brezze. La legge di Ferrel e la Forza di Coriolis nella
circolazione dell’aria a scala globale. Cicloni ed anticicloni: caratteristiche generali; schema della
circolazione dell’aria in un sistema ciclone-anticiclone; effetti al suolo ed in quota della
circolazione dell’aria; distribuzione della pressione atmosferica a scala globale e sue variazioni
latitudinali; confronto tra la carta delle isobare del mese di gennaio e del mese di luglio; variazioni
stagionali del campo di pressione: il fenomeno dei monsoni.
Zone di pressione sulla Terra e loro caratteristiche bariche; distribuzione globale dei venti e delle
correnti in quota; le correnti a getto; caratteristiche generali della circolazione atmosferica globale;
La Cellula di Hadley come motore della circolazione globale. Relazione tra venti e correnti marine;
correnti fredde e correnti calde; distribuzione e circuiti globali delle correnti marine.
Rapporti tra acqua e calore; variazioni di stato fisico dell’acqua nell’ambiente terrestre: i passaggi di
stato; definizione e tipologie di umidità; punto di rugiada; strumenti e metodi di misura dell’umidità
atmosferica; relazione tra temperatura giornaliera ed umidità; variazioni latitudinali e stagionali
dell’umidità a scala globale. La condensazione naturale dell’acqua nell’aria; le nubi: generalità e
classificazione; importanza dei nuclei di condensazione; nubi anomale: cumulonembi e temporali;
la grandine; uragani, tornado e trombe. Forme e tipi di precipitazione; misura della precipitazione.
Le masse d’aria: definizione, caratteristiche fisiche e classificazione.
I fronti: definizione, classificazione ed evoluzione; caratteristiche delle perturbazioni atmosferiche
in zone frontali; Modello di evoluzione di una perturbazione ciclonica in area frontale; dal fronte
stazionario al fronte occluso; le previsioni meteorologiche e le carte del tempo.
Elementi di Idrologia e Climatologia
L’acqua: definizione e classificazione; il bilancio idrologico e parametri che lo determinano; il
bilancio idrologico come bilancio di massa nell’ambiente terrestre; misura dei parametri del
bilancio idrologico. Il ciclo idrologico globale: il grande ciclo ed il piccolo ciclo; le cifre del ciclo
idrologico globale; il ruolo del parametro G nel bilancio idrologico. il bilancio idrologico globale
per fasce latitudinali. Il percorso dell’acqua di infiltrazione: definizione di umidità del suolo e
percolazione; capacità idrica di campo dei suoli e punto di avvizzimento; il fattore
evapotraspirazione nel ciclo e nel bilancio idrologico; falde acquifere e sorgenti; definizione di
superficie freatica o piezometrica.
Definizione di Clima; fattori misurabili del Clima: loro attendibilità ed incidenza sulla variabilità
climatica e nella definizione del Clima. Criteri di classificazione e classificazione dei climi; la
classificazione dei climi in funzione della temperatura; la classificazione dei climi in funzione delle
precipitazioni; il sistema empirico-quantitativo di classificazione dei climi: la classificazione di
Köppen e suoi limiti applicativi; il sistema qualitativo-descrittivo di classificazione dei climi: la
classificazione di Pettersen et al.
Esercizi di Cartografia (Prova scritta)
Determinazione delle coordinate geografiche e chilometriche di un punto nelle carte topografiche
dell’IGMI; determinazione della pendenza e dell’inclinazione di un versante; determinazione della
quota di un punto tra due isoipse; esecuzione di un profilo altimetrico dalle carte topografiche
dell’IGMI.
Libri di testo a cui bisogna riferirsi per gli argomenti trattati durante il corso
RICCI LUCCHI - La Scienza di Gaia - Ed. Zanichelli
STRAHLER - Geografia Fisica - Ed. Piccin
LUPIA PALMIERI - PAROTTO - Il Globo terrestre e la sua evoluzione - Ed. Zanichelli
FEDERICI- PIACENTE - Geografia Fisica - Ed. NIS
MCKNIGHT – HESS – Geografia fisica. Comprendere il paesaggio - Ed. Piccin
MORI - Le carte geografiche - Ed. Libreria Goliardica
ARUTA-MARESCALCHI - Cartografia. Lettura delle carte - Ed. Flaccovio
CAMPBELL - Introduzione alla cartografia - Ed. Zanichelli
N.B. Procurarsi una Tavoletta topografica dell’IGMI per autoesercitazioni di Cartografia.