Sistemi di coordinate geografiche terrestri

Il sistema di coordinate terrestri, serve per identificare la posizione di in punto sulla superficie terrestre. Il suo piano fondamentale è l'equatore mentre la direzione fondamentale è l'asse di rotazione della Terra.

Supponendo, in prima approssimazione, che la Terra sia sferica, un qualunque piano che contenga l'asse terrestre (piano meridiano), determina sulla superficie terrestre un cerchio massimo passante per i poli detto circolo meridiano.  Per meridiano geografico si intende una semicirconferenza compresa tra i due poli; ogni meridiano ha un suo antimeridiano che completa il circolo meridiano dalla parte opposta. I meridiani sono tutti uguali fra loro.

paralleli invece sono i circoli formati dall'intersezione tra qualunque piano parallelo all'equatore con la superficie terrestre. I paralleli sono tanto più piccoli quanto maggiore è la loro distanza dall'equatore.

Paralleli e meridiani formano una rete sulla superficie (reticolato geografico), che ci permette di identificare la posizione assoluta di un qualsiasi punto. Per far questo basta indicare il parallelo e il meridiano che passano per tale punto (parallelo del luogo e meridiano del luogo). Allo scopo di indicare un preciso parallelo o meridiano, si definiscono le coordinate geografiche.

Viene fissato convenzionalmente un meridiano fondamentale, passante per l'Osservatorio astronomico di Greenwich, nei pressi di Londra. Tale meridiano è chiamato anche meridiano zeromeridiano origineprimo meridianomeridiano iniziale, o meridiano di Greenwich e rappresenta non solo il semicerchio origine della longirudine, ma anche il riferimento per la suddivisione convenzionale in fusi orari e per il tempo universale.

 

 

La longitudine geografica è la distanza sferica di un punto sulla superficie terrestre dal meridiano fondamentale, misurata sull'arco di parallelo che passa per quel punto. Essa corrisponde all'angolo compreso tra il piano del meridiano del punto e il piano del meridiano fondamentale. Nel disegno qui a fianco, si tratta dell'angolo PAO dove A è un punto sull'asse terrestre appartenente al piano del parallelo di P. La longitudine può essere EST o OVEST a seconda che il punto si trovi a oriente o a occidente del meridiano fondamentale. Numericamente essa varia da 0° (per i punti che si trovano lungo il meridiano fondamentale) a 180°, in senso positivo verso EST e negativo verso OVEST.

La latitudine geografica è la distanza angolare di un punto dall'equatore misurata lungo il meridiano che passa per quel punto. Nel disegno si tratta dell'angolo PCP'dove C è il centro della Terra. Essa varia da +90° (polo nord) a -90° (polo sud). I punti lungo l'equatore hanno latitudine 0°.

Sia la longitudine che la latitudine geografiche vengono espresse in gradi e frazioni di grado.

paralleli si possono considerare insiemi di punti sulla superficie terrestre che hanno uguale latitudine e i meridiani insiemi di punti con uguale longitudine. Meridiani e paralleli sono infiniti, ma spesso si usa prendere in considerazioni quelli che distano di un grado l'uno dall'altro. Essi sono detti meridiani di grado e paralleli di grado. Esistono 360 meridiani di grado e 178 paralleli di grado (escludendo i due paralleli ai poli, che sono ridotti ad un punto).

La parola meridiano deriva dal latino meridies, perché un meridiano unisce tutti i punti che hanno il mezzogiorno nello stesso momento.

La descrizione fin qui fatta, come è stato detto, è basata sulla supposizione che la Terra sia sferica. In realtà, la costruzione del reticolato geografico non è una cosa così semplice. Il problema principale da risolvere è quello della forma della Terra, che non è sferica. A cominciare da Newton, il quale ipotizzava che il nostro pianeta per ragioni gravitazionali avesse la forma di un ellissoide, si è aperta una indagine che ha condotto generazioni di scienziati ad affrontare innumerevoli difficoltà teoriche e pratiche. Per arrivare agli scopi fondamentali, che rimangono quelli della precisione cartografica e della precisione nel posizionamento geografico, sono stati coinvolti studiosi di varie discipline tra cui l'Astronomia e le Scienze della Terra, in particolare la Geodesia.

Le attuali coordinate che otteniamo, ad esempio, dai sistemi di posizionamento GPS, si basano su uno dei sistemi di coordinate geografiche, chiamato sistema di coordinate geodetiche, diverse da quelle utilizzate dagli astronomi. La latitudine e la longitudine geodetiche di un luogo non sono numericamente uguali alle latitudini e longitudini astronomiche. Anche se la loro differenza ci sembra trascurabile, non lo è affatto per un astronomo che deve puntare alla perfezione i suoi strumenti. E non lo è nemmeno per il sistema GPS che deve poter fornire una precisione elevatissima di posizionamento. I sistemi di coordinate dipendono fondamentalmente da due parametri di base: la definizione di verticale e la definizione della forma della Terra.

Distinguiamo tre sistemi di coordinate geografiche:

1) Le coordinate astronomiche, basate sulla verticale fisica del filo a piombo (verticale astronomica) e sulla forma geoide del globo. Sono utilizzate dagli astronomi per posizionare e quindi utilizzare gli strumenti di osservazione.

2) Le coordinate geodetiche, basate sulla forma matematica dell'ellissoide e sulla sua normale (verticale geodetica). Sono utilizzate in cartografia e navigazione.

3) Le coordinate geocentriche, basate sulla verticale geocentrica. Sono utilizzate dagli astronomi per compilare carte convenzionali e confrontabili delle posizioni degli astri. 

Per le nostre esperienze di Astronomia e per le nostre descrizioni, queste differenze sono del tutto trascurabili, come lo erano per i primi astronomi. Perciò approssimiamo la forma della Terra a una sfera e consideriamo che le direzioni della verticale fisica, geocentrica e geodetica siano identiche. 

Per un approfondimento vedi: verticali e sistemi di coordinate geografiche.