Al mare è facile fare l'esperienza dell'orizzonte: è una linea che separa il mare dal cielo (se non c'è troppa foschia).orizzonte P1010058

In mezzo all'oceano si vedrebbe una linea che circonda il punto di vista, questa linea di fatto è una circonferenza; il raggio di questa circonferenza è la distanza dell'orizzonte. I punti di questa circonferenza si trovano dove la retta passante per il punto di vista dell'osservatore è tangente alla sfera terrestre.

Se ci si alza di quota la distanza dell'orizzonte aumenta. Lo sapevano bene i naviganti che mettevano la posizione di vedetta sull'albero più alto della nave a vela: la coffa; da quella posizione si poteva vedere una nave o una terra più lontana di quanto la potessero vedere coloro che stavano più in basso sulla coperta della nave. Ovviamente anche oggi è così ed infatti antenne e radar vengono disposte nel punto più alto dell'imbarcazione. Analogamente i fari vengono collocati su torri alte e se possibile su un promontorio alto in modo da poter essere avvistati da molto lontano. In riva al mare conveniva avere vedette poste molto in alto per poter fare in tempo ad avvistare le navi pirata.

 

Orizzonte geometrico

Nel disegno compare una situazione che viene realizzata con Scratch con il Progetto "orizzonte geometrico".

Nella figura a lato si vedono (nota 1):

  • un arco di circonferenza a rappresentare un tratto della sfera terrestre,
  • un punto di vista, sopraelevato rispetto alla superficie terrestre,
  • la linea di vista (limite) che è la retta tangente alla superficie terrestre passante per il punto di vista,
  • l'orizzonte che è il punto di tangenza della retta con la circonferenza,
  • Il raggio della sfera passante per il punto dell'orizzonte perpendicolarmente alla linea di vista.

Tutti gli oggetti che si trovano al di sopra della linea di vista sono visibili per intero in quanto tutti i raggi di luce (nota 2) emessi da ciascuno dei suoi punti, possono arrivare all'osservatore che si trova nel punto di vista.

Tutti gli oggetti che si trovano al di sotto della linea di vista, ma al di qua dell'orizzonte, cioè ad una distanza più breve di quella dell'orizzonte, sono ancora visibili per intero in quanto tutti i raggi di luce emessi da ciascuno dei suoi punti possono arrivare all'osservatore che si trova nel punto di vista.

Non è così per i punti che si trovano oltre l'orizzonte e al di sotto della linea di vista limite in quanto i raggi di luce emessi da quei punti dovendo attraversare la superficie del mare o della terra per raggiungere il punto di vista ne vengono invece assorbiti e non raggiungono così l'osservatore.

visibilitaCi sono però oggetti che possono trovarsi oltre la linea d'orizzonte ed essere parzialmente visibili se sono abbastanza alti da avere punti che si trovano al di sopra della linea di vista limite: questi oggetti sono parzialmente visibili in quanto la parte alta invia raggi di luce che possono raggiungere il punto di vista.

Vale la reciprocità della visione: se A vede B allora B vede A.

Nel disegno accanto è illustrata la situazione della visibilitàdi una barca a vela (nota 1) a seconda che si trovi al di qua o al di là dell'orizzonte.

Quanto fin qui rappresentato è riscostruito con il progetto di Scratch "orizzonte geometrico" e riepilogato in questo video2.

 

 

Orizzonte terrestre

Per utilizzare le stesse costruzioni in un contesto terrestre occorre mettere in conto le proprozioni in gioco dove le barche ed anche le montagne sono sensibilmente minori del raggio terrestre.

Il progetto "orizzonte terrestre" realizza questo intento con lo svantaggio di perdere in definizione proprio quando occorre venire a capo della visibilità di un oggetto situato oltre l'orizzonte come capita per una montagna molto alta; di realizzare un esempio con una barca a vela proprio non se ne parla..

Il progetto prevede la possibilità di modificare la scala per consentire diversi tipi di considerazioni, di scegliere la quota del punto di vista, di calcolare la distanza dell'orizzonte in relazione alla quota e di calcolare l'abbassamento del profilo terrestre in relazione alla distanza dal punto di vista.

Questo video2 illustra l'utilizzo dei principali comandi.

Nell'articolo "Orizzonte: schede" vengono proposti esercizi per la verifica della visibilità di oggetti distanti fra loro.

Note

noa 1: il disegno ha per scopo quello di rappresentare le relazioni geometriche fra gli oggetti, le proporzioni con situazioni che riguardano la Terra non sono rispettate. 

nota 2: uso il termine "raggi di luce" per rappresentare la linea retta che percorrono i fotoni emessi da ciascuna superficie come spiegato nell'articolo sui raggi di luce; affinché un punto sia visibile deve essere possibile disegnare un segmento di linea retta che congiunge il punto di vista dell'osservatore con il punto dell'oggetto che si vuole vedere senza nulla in mezzo.