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sabato 1 novembre 2014

Cosa Determina il Clima? I° LATITUDINE e Stagioni


Ogni pianta ha un proprio habitat ottimale in cui prospera e si sviluppa al meglio, ovvero vive entro un determinato range di latitudine;

Man mano che ci si allontana da questo optimum, man mano la pianta deperisce fino ad arrivare ad un punto in cui non riesce a sopravvivere.

Ci sono classificazioni del clima che si basano sul tipo di vegetazione presente allo stato naturale in un dato luogo ad indicare lo stretto legame tra piante e clima.

I parametri climatici che riguardano le piante sono molteplici, eccone alcuni:

- Distribuzione ed intensità delle piogge
- Insolazione annua
- Temperature minime invernali
- Temperature massime
- Ore di luce
- Umidità
- Presenza/Assenza di una stagione fredda
- Presenza/Assenza di una stagione delle piogge

In parte queste differenze climatiche si riflettono anche sul terreno... ad esempio è facile trovare humus in zone piovose e molto ombreggiate, così come è più probabile trovare terreni "poveri" in zone aride e assolate.


Cosa influenza il clima nel Mondo?

In primo luogo la distanza dall'equatore.


Ma che cos'è la latitudine?

Prendiamo una palla e fingiamo che sia la Terra (sebbene quest'ultima non sia totalmente sferica).

Appoggiamola per terra.

Il punto di contatto col pavimento è uno dei due poli (ad es. Polo Sud) e, agli antipodi (il punto più "alto" della palla), sarà il Polo Nord.

La linea dell'Equatore corrisponde alla circonferenza della palla equidistante da entrambi i poli.

L'equatore ha latitudine 0°

Man mano che si sale verso il Polo Nord si andrà a 1°N, 10°N fino a 90°N che corrisponde al Polo Nord.Idem andando verso il Polo Sud che corrisponde a 90°S

Quindi la terra risulta suddivisa in 180 "fette" da Nord verso Sud, ogni fetta ha un'ampiezza di 1°. Le linee che rappresentano la latitudine, ovvero i paralleli, sono circonferenze di diversa lunghezza. Il parallelo più lungo è rappresentato dall'equatore, mentre ai poli la circonferenza si riduce ad un punto. 

Ma un'immagine rende più di mille parole:



La Terra è anche suddivisa, da Est verso Ovest, da semicirconferenze che uniscono i due poli. Queste "linee" sono i Meridiani ed il loro insieme rappresenta la LONGITUDINE ma, ai fini delle differenze climatiche, non hanno alcuna importanza.

Ma quindi perchè più ci si allontana dall'equatore e più fa freddo?

La risposta risiede nella collocazione del Sole rispetto alla Terra.

Presumiamo che l'asse terrestre NON abbia nessuna inclinazione rispetto al Sole (e ciò è vero SOLO durante gli Equinozi)...(Il concetto di inclinazione dell'asse terrestre lo tratteremo più avanti per spiegare le stagioni)

Quindi il Sole è esattamente perpendicolare sopra l'equatore e sul filo dell'orizzonte ai poli. In altre parole i poli NON sono toccati dai raggi di sole, mentre all'equatore tutta l'energia solare è concentrata su una piccola superficie.
Le zone tra Poli e Equatore saranno intermedie. In Italia ad esempio i raggi solari saranno "inclinati" e quindi la radiazione solare sarà distribuita su una superficie maggiore.

Per calcolare l'altezza massima (ovvero l'inclinazione) del Sole sopra l'orizzonte in questa condizione (valida nella realtà solo agli equinozi) si potrà usare questa semplice formula:

Latitudine + Altezza Massima del Sole = 90

Da cui deriva

Altezza Massima del Sole = 90 - Latitudine

Ad es.

Polo Nord = 90°N----------------> 90 - 90 = 0°   altezza del sole = a filo dell'orizzonte
Londra = 51°N------------------->  90 - 51 = 39° altezza del sole
Equatore = 0°---------------------> 90 - 0   = 90°  altezza del sole = perpendicolare 
Buenos Aires = 34°S--------------> 90 - 34 = 56° altezza del sole 
Polo Sud = 90°S-------------------> 90 - 90 = 0°   altezza del sole = a filo dell'orizzonte

Come sempre l'immagine aiuta...eccola:





In linea di massima più l'irraggiamento è diretto su una piccola superficie più farà caldo.


Sembra tutto semplice? eppure la storia è un pelo più complessa...

Se fosse sempre così non ci sarebbero fluttuazioni stagionali, il rapporto Raggi Solari/Superficie colpita sarebbe sempre costante.

L'asse terrestre è inclinato di circa 23° (23°27' per l'esattezza) rispetto al Sole e questo determina, come vedremo, le stagioni.













L'asse terrestre non cambia durante l'anno, ovviamente !! 

Tuttavia la Terra gira attorno al Sole secondo un'orbita ellittica e questo comporta che l'inclinazione dell'asse terrestre si trovi più o meno perpendicolare ai raggi del Sole, annullando o rendendo massimo il suo effetto sull'inclinazione con cui i raggi solari colpiscono la superficie terrestre.

Quando l'inclinazione dell'asse terrestre è totalmente perpendicolare ai raggi solari (Equinozi) l'altezza sopra l'orizzonte del Sole in tutto il pianeta dipenderà SOLO dalla Latitudine....viceversa durante i Solstizi l'altezza del Sole varierà di + o - 23° a seconda dell'emisfero Nord o Sud.


Di seguito qualche immagine grafica per aiutare a capire il concetto:



Orbita terrestre e determinazione delle stagioni









Quindi da un Solstizio all'altro ci sono 46° di differenza come altezza massima del Sole sopra l'orizzonte e questo comporta che i raggi solari che arrivano sulla superficie siano più (Estate) o meno (Inverno) concentrati. Ed è il motivo per cui quando in un Emisfero è estate nell'altro è inverno.


Vi ricordate la formula per calcolare l'altezza del sole?

Altezza Massima del Sole = 90 - Latitudine

Bene questa è valida agli equinozi.

Durante i Solstizi dobbiamo aggiungere la componente dovuta all'inclinazione dell'asse terrestre per cui

Altezza Massima del Sole = 90 +/- 23 - Latitudine 

Ad es. prendiamo il Solstizio del 21 Giugno...in questo dovremo aggiungere 23 se ci troviamo nell'emisfero Nord e sottrarre 23 se ci troviamo in quello Sud (viceversa se ci troviamo al Solstizio del 21 Dicembre).

Polo Nord = 90°N----------------> 90 + 23 - 90 = 23° altezza del sole
Londra = 51°N------------------->  90 + 23 - 51 = 62° altezza del sole
Buenos Aires = 34°S--------------> 90 - 23 - 34 = 33° altezza del sole 
Polo Sud = 90°N----------------> 90 -23 - 90 = -23°   il sole è 23° sotto l'orizzonte.


Questa formula è applicabile SOLO per le zone che NON siano tropicali.

Nella zona tropicale (da 23°S a 23°N) questa formula non può esser utilizzata poiché il Sole, a seconda dell'anno, sarà inclinato a Sud o a Nord.

In tutte le altre zone dell'emisfero Nord il sole all'altezza massima sarà a Sud, mentre nell'emisfero Sud a Nord e questo indipendentemente dal fatto che sia inverno o estate (in cui cambierà solo l'altezza).

Infatti in Italia avrete sentito parlare di collina esposta a Sud ad indicare un zona soleggiata e calda (ne parleremo nella sezione microclimi prima o poi).

Poniamo di essere alla latitudine 0° (equatore).

In questa zona (come in tutte le altre del mondo) ci sono 46° di differenza tra i due solstizi. Tuttavia non vanno in una unica direzione (come succede fuori dai tropici).

Partiamo dall'equinozio del 21 Marzo: il sole all'equatore sarà perpendicolare (90°), man mano che si va verso il Solstizio esso si inclinerà verso Nord e sarà (al 21 Giugno) alzato sopra l'orizzonte di 90° - 23° = 67° in direzione Nord, procedendo verso l'altro equinozio tornerà ad esser a 90° e al Solstizio del 21 Dicembre sarà sopra l'orizzonte di 67° in direzione Sud.

21 Marzo = 90° 
21 Giugno = 67° Nord
23 Settembre =  90° 
21 Dicembre = 67° Sud

E se prendiamo una zona a 10°N ?

Vorrà dire che lì il 21 Marzo il sole sarà alto 90°-10° = 80° Sud...ad un certo punto tra il Solstizio e l'Equinozio sarà 90° (perpendicolare). 
Il 21 Giugno sarà alto 77° Nord per poi tornare a 90° e all'equinozio 80° verso Sud, in fine al Solstizio del 21 Dicembre 57° Sud.

21 Marzo = 80° Sud
Data X = 90°
21 Giugno = 77° Nord
Data X = 90°
23 Settembre =  80° Sud
21 Dicembre = 57° Sud

N.B. La data X sarà tanto più vicina agli equinozi tanto più ci si avvicina geograficamente all'equatore e tanto più vicina ai solstizi tanto più ci si avvicina al 23° parallelo.  

E se prendiamo una zona al 23°N ?

21 Marzo = 67° Sud
21 Giugno = 90° (perpendicolare)
23 Settembre =  67 ° Sud
21 Dicembre = 44 ° Sud


In pratica la FASCIA TROPICALE è compresa tra due linee

Tropico del Cancro = 23°N

Tropico del Capricorno = 23°S

SOLO in queste zone il Sole è almeno un giorno all'anno esattamente perpendicolare sopra la nostra testa.
SOLO qua si potrà vedere un palo che non proietta ombre in nessuna direzione.

Come vedete in queste zone il sole è sempre piuttosto alto sopra l'orizzonte e a questo consegue l'assenza di vere e proprie stagioni (intese come Inverno ed Estate).
Inoltre più vicini si va all'equatore più le ore di luce/buio tendono ad essere 12h/12h.
Piante che vivono in queste zone sono solitamente molto sensibili al freddo e con elevati fabbisogno di luce durante TUTTO l'arco dell'anno.





La linea Rossa indica che in quella zona i raggi del sole sono perpendicolari





Durante il Solstizio del 21 Giugno l'irraggiamento è massimo al 23°N diminuendo più ci si allontana da esso.

Durante il Solstizio del 21 Dicembre l'irraggiamento è massimo al 23°S diminuendo più ci si allontana da esso.

Quindi ora abbiamo capito (forse) cosa sia la fascia tropicale e perchè lì faccia caldo e ci siano poche fluttuazioni di temperature annue.


Ai poli della Terra si trovano le zone Artiche e Antartiche

FASCIA ARTICA :

Compresa tra il 67°N e il 90°N (Polo Nord)

FASCIA ANTARTICA :

Compresa tra il 67°S e il 90°S (Polo Sud)


In queste zone (come potete calcolare con la formula) il Sole è sempre piuttosto basso sull'orizzonte e le temperature sono, di conseguenza, rigide.
Inoltre le ore di luce/buio hanno variazioni estreme tra estate ed inverno.

Fingiamo di essere esattamente al Polo Nord: si intuisce che se ci vogliamo muovere da lì il nostro primo passo può essere solo in direzione Sud. In altre parole all'esatto Polo Nord non esiste l'EST e l'OVEST.

Il Sole sorge ad Est e tramonta ad Ovest...al Polo Nord queste due direzioni non esistono.

Al Polo Nord e al Polo Sud esiste un unico giorno che dura un anno...per sei mesi il sole sarà sopra l'orizzonte con altezza massima di 23° al Solstizio, altri 6 mesi sarà sotto l'orizzonte.

Più si è vicino ai poli più si avrà un andamento simile con ampie differenze di ore di luce tra inverno ed estate.

Il queste due fasce :

- Almeno un giorno all'anno il sole non tramonta mai...un solo giorno (il 21 Giugno) al 67°N e man mano che si sale di latitudine (70°N, 75°N etc.) aumentano i numeri di giorni in cui si può osservare questo fenomeno fino ad arrivare ai sei mesi dei Poli.

- Specularmente almeno un giorno all'anno il Sole rimane sotto l'orizzonte.

La Terra durante il Solstizio del 21 Giugno. Potete notare come il Sole illumini SEMPRE
(24h/24h) il Circolo Polare Artico e come non illumini mai il Circolo Polare Antartico





Ora abbiamo capito cos'è il Circolo Polare

TUTTO ciò che è compreso tra i Circoli Polari e i Tropici sono le FASCE TEMPERATE:

FASCIA TEMPERATA BOREALE:

23°N al 67°N


FASCIA TEMPERATA AUSTRALE:

23°S al 67°S


Qua le condizioni sono intermedie rispetto ai Tropici o alle zone Polari con marcate differenze di temperature tra estate ed inverno. 

L'Italia appartiene alla zona temperata boreale, ma i suoi climi saranno approfonditi in futuro.


Piccola curiosità:

Il sole sorge a Est e tramonta ad Ovest...si, ma:

alle nostre latitudini questo è vero solo durante gli equinozi. 

Provate ad osservare dove sorge il sole di inverno e dove sorge d'estate...vedrete che i punti non coincidono. In Inverno il sole sorge a Sud-Est e tramonta a Sud-Ovest, in estate sorge a Nord-Est e tramonta a Nord-Ovest compiendo, in quest'ultima condizione, un arco superiore.







Piccola curiosità bis:

Sapevate che in Italia l'incremento/decremento ore di luce per giorno non è costante?

Si ha un picco durante gli equinozi (fino a 5 min) e un minimo durante i solstizi (neppure 1 min).