Menu

Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Le coordinate dell'Osservatorio di Arcetri

(P. Ranfagni, Nov. 2007)



Nella pagina iniziale del nostro sito Web sono pubblicati due diversi valori per le coordinate di Arcetri: il primo valore, indicato come "coordinate astronomiche", vale 43o45'14.4" N ed 11o15'19.2" E ed il secondo, indicato come "coordinate WGS84", vale 43o45'02" N ed 11o15'16" E.

Come alcuni hanno notato, per identificare la posizione geografica dell'Osservatorio di Arcetri mediante un GPS o sulle mappe del programma "GoogleEarth", occorre usare il secondo valore, mentre il primo è necessario per tutti gli usi astronomici (ad esempio per puntare un telescopio).

Per le esigenze dell'astronomia, della geografia e della geodesia, sono stati definiti tre diversi sistemi di riferimento per le coordinate geografiche di un luogo:

  • coordinate astronomiche
  • coordinate geodetiche
  • coordinate geocentriche

Le coordinate geografiche non sono altro che gli angoli che la verticale del luogo fa con i piani fondamentali dell'equatore (latitudine) e del meridiano di Greenwich (longitudine) ed i tre sistemi di riferimento corrispondono a tre diversi modi di definire questa verticale.

La verticale astronomica è la direzione del filo a piombo ed è quindi perpendicolare al piano individuato dalla livella; la verticale geodetica è la perpendicolare alla superficie dell'ellissoide di riferimento con cui viene approssimata la superficie reale della Terra per esigenze cartografiche; la verticale geocentrica è la direzione del raggio terrestre. È da notare che, mentre la verticale astronomica ha una definizione "operativa", si basa cioè sull'uso del filo a piombo o sulla determinazione di un piano orizzontale mediante la livella, le altre definizioni sono di tipo concettuale, ovvero si basano su una approssimazione ideale della forma del globo (verticale geodetica) o sulla individuazione del centro della terra ideale (verticale geocentrica).

L'angolo tra la verticale astronomica e quella geodetica prende il nome di "deflessione della verticale" o deflessione astro-geodetica; ha due componenti, una in direzione nord-sud ed una in direzione est-ovest, che corrispondono alle differenze in latitudine e longitudine, rispettivamente, per i due sistemi di riferimento. La deflessione astro-geodetica è sostanzialmente dovuta alle irregolarità locali del campo gravitazionale (la presenza di una montagna, di una massa batolitica, ecc.). Con riferimento all'ellissoide su cui sono basate le coordinate fornite dal GPS o da GoogleEarth, WGS84 (World Geodetic System), si hanno valori massimi di 50" in latitudine e 30" in longitudine. Come si vede, nel caso dell'Osservatorio di Arcetri la differenza è di circa 12" in latitudine e 3" in longitudine, che corrispondono ad uno spostamento di circa 370 m in direzione nord-sud e di circa 70 m in direzione est-ovest. Ovviamente utilizzando come riferimento ellissoidi diversi, come ad esempio quello in uso nelle vecchie carte topografiche italiane, si otterrebero valori diversi.

La differenza fra verticale geodetica e direzione del raggio terrestre dipende dallo schiacciamento polare della Terra. L'angolo fra le due verticali prende il nome di "angolo della verticale", ha la sola componente nord-sud ed il suo valore dipende dalla latitudine: è zero ai poli e sull'equatore ed assume il valore massimo (11'32.73") alla latitudine di 45o. In altre parole la longitudine geocentrica è uguale a quella geodetica e la massima differenza tra latitudine geodetica e geocentrica è pari a 11'32.73".

A cosa servono tre diversi sistemi di coordinate

I tre sistemi riflettono le esigenze di tre diversi tipi di utilizzatori:

L'astronomo ha bisogno di definire la direzione del suo zenit vero rispetto alle stelle per posizionare correttamente i suoi strumenti e puntarli altrettanto correttamente su i vari oggetti celesti ed utilizza quindi le coordinate astronomiche; inoltre utilizza la latitudine geocentrica per ottenere le coordinate geocentriche degli oggetti celesti da inserire in un catalogo o in un atlante in modo che siano valide per tutti gli osservatori terrestri.

Il geografo o il navigante utilizza le coordinate geodetiche (talvolta chiamate anche geografiche, aumentando così la confusione) perché desidera che due osservatori con la stessa longitudine stiano sullo stesso meridiano e due osservatori con la stessa latitudine sullo stesso parallelo. Questo non è vero se usiamo le coordinate astronomiche in quanto i meridiani locali di più osservatori non individuano lo spigolo dello stesso diedro, cioè l'asse di rotazione terrestre. Un sistema astronomico non ha un centro, un'asse o i poli o meglio li ha, ma diversi per i diversi luoghi. Con le coordinate astronomiche si puntano i telescopi, ma non si fanno le carte geografiche o si fanno delle carte mostruosamente complicate in cui per esempio non ha più significato l'"angolo di rotta".

Infine il geodeta utilizza la differenza tra coordinate astronomiche e geodetiche per studiare le variazioni del campo gravitazionale locale.


Questi temi posono essere approfonditi, ad esempio, alle voci di Wikipedia (Nota: riportiamo il riferimento alle pagine in Inglese, perché sono più complete. Quando disponibili versioni in Italiano, sarà possibile accedervi dalla pagina di Wikipedia): Geographic coordinate system, World Geodetic System, Reference ellipsoid, Geoid, Vertical deflection ed altre voci correlate.