DOMANDA

Che curva è la linea di confine giorno-notte sulla terra? Perché?

VERSO LA RISPOSTA

Facciamo alcuni esperimenti.

In Internet vi sono vari programmi che simulano la terra illuminata dal sole.

Uno di questi è Marble che è possibile scaricare da

http://edu.kde.org/marble/download.php

Questo programma permette scegliere la data e l’ora.

Scegliendo la data del 17 maggio alle ore 21 otteniamo la seguente figura analoga alla precedente:

Il 17 dicembre alle ore 21 abbiamo questa situazione:

Abbiamo creato con Cabri3D un nostro modello in cui sulla sfera abbiamo evidenziato il polo nord N, il polo sud S, il meridiano di Greenwich mg, l’equatore.

Abbiamo poi evidenziato i raggi solari, che abbiamo supposto paralleli. La linea gialla è la linea di confine giorno-notte.

Si può spostare la direzione dei raggi del sole spostando il punto A sull’equatore e il punto B sul meridiano passante per A.

Cliccando sulla figura puoi cambiare la direzione dei raggi solari muovendo A e B.

La linea di confine giorno-notte appare una circonferenza.

Ma ciò va dimostrato.

Per dimostrare ciò consideriamo un punto P dello spazio e poi consideriamo il piano passante per P e contenente il raggio solare che passa per il centro della terra.

Il piano interseca la sfera (terra) in una circonferenza (verde nella figura).

Cliccando sulla figura puoi far ruotare il piano muovendo P e puoi cambiare la direzione dei raggi solari muovendo A e B.

Concentriamo l’attenzione sul piano e sui raggi solari che stanno sul piano.

Cliccando sulla figura puoi far ruotare il piano muovendo P.

Alcuni raggi solari non toccano la circonferenza, due raggi sono tangenti alla circonferenza.

Vogliamo determinare i raggi solari tangenti.

Ogni retta tangente alla circonferenza è, per definizione di tangenza, perpendicolare alla retta passante per il punto di tangenza e per il centro della circonferenza.

Consideriamo allora la retta passante per il centro O della circonferenza e perpendicolare ai raggi solari.

I punti di intersezione di questa retta con la circonferenza sono i punti di tangenza.

I punti di tangenza dividono la circonferenza verde in due archi.

Uno ha tutti i punti illuminati, l’altro ha tutti i punti in ombra.

I punti di tangenza appartengono quindi alla linea di confine giorno-notte sulla sfera-terra.

Se ora ruotiamo il piano viola intorno al raggio solare passante per il centro della terra, uno dei due punti di tangenza descrive la curva di confine giorno-notte.

Sappiamo che, ruotando un punto intorno ad una retta, si ottiene una circonferenza.

Abbiamo quindi dimostrato che la linea di confine giorno-notte è una circonferenza.

Cliccando sulla figura puoi far ruotare il piano muovendo P.

Questa circonferenza appartiene al piano passante per il centro O della sfera-terra perpendicolare al raggio solare passante per O.

Il suo centro è O. Quindi è un cerchio massimo della sfera-terra.

Cliccando sulla figura puoi modificare la direzione dei raggi del sole muovendo A e B.

RISPOSTA.

La linea di confine giorno-notte è una circonferenza che appartiene al piano passante per il centro della terra e perpendicolare ai raggi del sole.

Il suo centro è il centro della terra. Quindi la linea di confine giorno-notte è un cerchio massimo della terra.