Negli ultimi giorni, sui giornali sta rimbalzando la notizia di uno studio appena pubblicato sullo spostamento del meridiano fondamentale. Di cosa si tratta? Per rispondere, iniziamo col visualizzare la Terra. Sicuramente ci verrà in mente una sfera: pensate al mappamondo, su cui sono tracciati paralleli e meridiani, le linee che identificano rispettivamente latitudine e longitudine di un punto sulla superficie.

Già Newton aveva dimostrato che la Terra però non è una sfera perfetta, ma che la sua rotazione intorno all’asse ne modifica la forma, rendendola più schiacciata ai poli e più allungata all’equatore: in matematica si parla di ellissoide di rotazione. Ora immaginiamo una patata – sì proprio il tubero che si frigge – e chiediamoci: “Come descrive la sua forma un matematico?”. La risposta non solo non è affatto banale, ma ha ripercussioni sulla misura delle coordinate, perché in effetti la vera “figura della Terra” non è tanto diversa da quella di una patata. Sulla Terra ci sono monti e valli, per cui l’approssimazione migliore della sua forma è una superficie equipotenziale, ovvero una superficie caratterizzata dallo stesso potenziale gravitazionale, scelta in modo da combaciare con il livello medio dell’altezza del mare su scala globale. In Geodesia, questa figura geometrica è chiamata geoide e le misure satellitari hanno permesso di raffinare questo modello matematico (1).
 
La posizione di un meridiano dipende anche dal modello di superficie terrestre e, più accurato è il modello, maggiore la precisione della misura del meridiano. In astronomia, il meridiano è quella linea che unisce tutti i punti che hanno il mezzogiorno contemporaneamente e la sua posizione viene stabilita con la misura dei transiti (2). Nei secoli le osservazioni sono diventate sempre più precise per cui a Greenwich ci sono targhe commemorative di meridiani in punti diversi, ciascuno dei quali prende il nome dall’astronomo reale che lo ha misurato.
 

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Il meridiano fondamentale presso l’Osservatorio di Greenwich (UK)

La scelta del meridiano di Greenwich come longitudine zero è vecchia di poco più di un secolo. Fu infatti Sir George Airy (3) a stabilirne la posizione misurando i transiti con un grandissimo e particolare tipo di telescopio da lui appositamente commissionato per lo scopo. Il meridiano di Airy divenne il riferimento per le mappe di navigazione, e nel 1884 una conferenza internazionale ratificò la convenzione di considerarlo il meridiano fondamentale, gettando così le basi del sistema di fusi orari che ancora oggi usiamo. Perché dunque il meridiano si è spostato?
 
C’è da considerare che l’orientazione di un telescopio ottico, per quanto posizionato con accuratezza, risente delle imperfezioni del geoide e della gravità locale; infatti, la verticale astronomica (zenith), misurata con il filo a piombo, è perpendicolare alla superficie equipotenziale locale, e non sempre coincide con la verticale geodetica, che è invece perpendicolare rispetto al modello globale di ellissoide di rotazione (4). Nel 1984, il Bureau International de l’Heure, organo che regola i fusi orari mondiali, ha inoltre introdotto l’uso di coordinate geocentriche, definite in modo da non modificare la misura del tempo astronomico (o Tempo Universale). Di conseguenza, il meridiano fondamentale conserva la sua orientazione verso la sfera celeste, ma per la prima volta il piano a esso perpendicolare passa per il centro di massa della Terra.
 
È stata questa combinazione di eventi a far “migrare” il meridiano di circa 102 m verso est. Tale spostamento, conseguente al nuovo sistema di calcolo, è dunque precedente all’utilizzo del GPS, che misura proprio queste coordinate geocentriche. Ma alla fine è più corretta la misura di Airy o del GPS? Potremmo rispondere entrambe o nessuna delle due! In fondo, il meridiano fondamentale è solo una convenzione, ma non ci sono problemi fintantoché sulla Terra usiamo tutti la stessa. Anche se nella nostra quotidianità non cambia nulla, possiamo però constatare che la tecnologia ha di certo fatto passi da gigante: utilizzando i rilevamenti satellitari adesso conosciamo la posizione del centro della Terra con una precisione di un centimetro – meno della dimensione di un francobollo! Nel 1984 era nota con l’accuratezza di un metro. Nel 1884 le incertezze su grandezza, forma e centro di massa della Terra erano di alcune centinaia di metri (5).
 

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la discrepanza tra misurazioni GPS e coordinate.

Ora conosciamo la posizione del meridiano fondamentale con una precisione senza precedenti e, anche con un piccolo navigatore o il nostro smartphone, possiamo vedere la discrepanza con il meridiano “storico”… ma in realtà stiamo solo misurando il progresso della nostra conoscenza della forma della Terra in questo secolo o poco più!

 

Note:
1 Attualmente il miglior modello (EMG2008, Earth Gravitational Model 2008) approssima la superficie terrestre con 4.7 milioni di parametri!
2 Il secondo astronomo reale, Edmund Halley (sì, proprio lui, quello della cometa!), aveva stabilito la posizione del meridiano locale misurando le altezze delle stelle rispetto all’orizzonte e con un orologio a pendolo molto accurato – secondo gli standard costruttivi dell’epoca – registrava il loro transito (passaggio) sul meridiano segnato da croci sul telescopio.
3 Una bella storia quella di Airy, il quale, nato da una famiglia di poveri agricoltori, era riuscito ad ottenere una cattedra nella prestigiosa Università di Cambridge, e guadagnandosi la reputazione di essere un genio della matematica, era diventato Astronomo Reale all’età di soli 34 anni!
4 Per cui si dice che la verticale astronomica è deflessa rispetto alla geodetica e da qui il termine deflessione della verticale
5 Ellissoide di Airy, definito proprio dall’Astronomo Reale nel 1830.

Bibliografia:
S. Malys, J. H. Seago, N. K. Pavlis, P. K. Seidelmann and G. H. Kaplan, Why the Greenwich meridian moved, Journal of Geodesy, 2015: 844
G. Gebel and B. Matthews, Navigation at the Prime Meridian, Navigation: Journal of the Institute of Navigation (Washington, DC) 18/2 (Summer 1971) 141-146.
Rear Admiral Robert W. Knox, Precise determination of Longitude in the United States, Geographical Review, Vol 47, No. 4 (Oct 1957), pp555-563 American Geographical Society
Comunicazioni personali con Stephen Malys e Kenneth Seidelmann
Sito ufficiale dell’Osservatorio Reale di Greenwich

 

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