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Representación artística medieval de una Tierra esférica, con compartimentos que representan la tierra , el aire y el agua (c. 1400)

La primera mención documentada del concepto de Tierra esférica data de alrededor del siglo V a.C., cuando fue mencionado por los filósofos griegos antiguos . [1] [2] En el siglo III a. C., la astronomía helenística estableció la forma aproximadamente esférica de la Tierra como un hecho físico y calculó la circunferencia de la Tierra . Este conocimiento fue adoptado gradualmente en todo el Viejo Mundo durante la Antigüedad tardía y la Edad Media . [3] [4] [5] [6] Fernando de Magallanes logró una demostración práctica de la esfericidad de la Tierra.y la circunnavegación de Juan Sebastián Elcano (1519-1522). [7]

El concepto de una Tierra esférica desplazó las creencias anteriores en una Tierra plana : en la mitología mesopotámica temprana , el mundo fue retratado como un disco plano flotando en el océano con una cúpula celeste hemisférica arriba, [8] y esto forma la premisa para el mundo primitivo mapas como los de Anaximandro y Hecateo de Mileto . Otras especulaciones sobre la forma de la Tierra incluyen un zigurat de siete capas o montaña cósmica , al que se alude en el Avesta y en los antiguos escritos persas (ver siete climas ).

La comprensión de que la figura de la Tierra se describe con mayor precisión como un elipsoide data del siglo XVII, como lo describe Isaac Newton en Principia . A principios del siglo XIX, se determinó que el aplanamiento del elipsoide terrestre era del orden de 1/300 ( Delambre , Everest ). El valor moderno según lo determinado por el Sistema Geodésico Mundial del Departamento de Defensa de los EE. UU . Desde la década de 1960 es cercano a 1 / 298.25. [9]

Porque [ editar ]

La Tierra es lo suficientemente masiva como para que la fuerza de la gravedad mantenga su forma aproximadamente esférica. La mayor parte de su desviación de la esfera se debe a la fuerza centrífuga causada por la rotación alrededor de su eje norte-sur. Esta fuerza deforma la esfera en un elipsoide achatado . [10]

Formación [ editar ]

El Sistema Solar se formó a partir de una nube de polvo que era al menos parcialmente el remanente de una o más supernovas que crearon elementos pesados ​​por nucleosíntesis . Granos de materia acumulados a través de la interacción electrostática. A medida que crecían en masa, la gravedad se hizo cargo de acumular aún más masa, liberando la energía potencial de sus colisiones y cayendo en forma de calor . El disco protoplanetario también tenía una mayor proporción de elementos radiactivos que la Tierra hoy porque, con el tiempo, esos elementos se desintegraron. Su desintegración calentó aún más la Tierra primitiva y continúa contribuyendo al balance de calor interno de la Tierra . Por tanto, la Tierra primitiva era en su mayor parte líquida.

Una esfera es la única forma estable de un líquido que no gira y se atrae gravitacionalmente. La aceleración hacia afuera causada por la rotación de la Tierra es mayor en el ecuador que en los polos (donde es cero), por lo que la esfera se deforma en un elipsoide , que representa la forma que tiene la energía potencial más baja para un cuerpo fluido en rotación. Este elipsoide es un poco más grueso alrededor del ecuador de lo que sería una esfera perfecta. La forma de la Tierra también es ligeramente abultada porque está compuesta de diferentes materiales de diferentes densidades que ejercen cantidades ligeramente diferentes de fuerza gravitacional por volumen.

La liquidez de un planeta caliente recién formado permite que los elementos más pesados ​​se hundan hacia el centro y fuerza a los elementos más livianos a acercarse a la superficie, un proceso conocido como diferenciación planetaria . Este evento se conoce como la catástrofe de hierro ; los elementos más abundantes y pesados ​​fueron el hierro y el níquel , que ahora forman el núcleo de la Tierra .

Cambios de forma y efectos posteriores [ editar ]

Aunque las rocas de la superficie de la Tierra se han enfriado lo suficiente como para solidificarse, el núcleo exterior del planeta todavía está lo suficientemente caliente como para permanecer líquido. Todavía se está liberando energía; La actividad volcánica y tectónica ha empujado rocas hacia colinas y montañas y las ha expulsado de las calderas . Los meteoritos también crean cráteres de impacto y crestas circundantes. Sin embargo, si la liberación de energía de estos procesos se detiene, tienden a erosionarse con el tiempo y regresar hacia la curva de energía potencial más baja del elipsoide. El clima impulsado por energía solar también puede mover agua, rocas y suelo para hacer que la Tierra se desordene ligeramente.

La Tierra se ondula a medida que la forma de su energía potencial más baja cambia diariamente debido a la gravedad del Sol y la Luna a medida que se mueven con respecto a la Tierra. Esto es lo que provoca las mareas en el agua de los océanos , que pueden fluir libremente a lo largo del potencial cambiante.

Formas de otros cuerpos [ editar ]

Imagen compuesta que muestra el planeta enano redondo Ceres ; la Vesta , ligeramente más pequeña, en su mayoría redonda ; y el Eros , mucho más pequeño y abultado
El núcleo amorfo del cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko

Las definiciones de la IAU de planeta y planeta enano requieren que un cuerpo en órbita solar haya pasado por el proceso de redondeo para alcanzar una forma aproximadamente esférica, un logro conocido como equilibrio hidrostático . La misma forma esferoidal se puede ver desde planetas rocosos más pequeños como Marte hasta gigantes gaseosos como Júpiter .

La IAU clasifica a cualquier cuerpo natural en órbita solar que no haya alcanzado el equilibrio hidrostático como un cuerpo pequeño del Sistema Solar (SSB). Estos vienen en muchas formas no esféricas que son masas grumosas acumuladas al azar por el polvo y las rocas que caen; no cae suficiente masa para generar el calor necesario para completar el redondeo. Algunos SSSB son solo colecciones de rocas relativamente pequeñas que se mantienen débilmente una al lado de la otra por la gravedad, pero que en realidad no están fusionadas en un solo lecho rocoso grande . Algunos SSSB más grandes son casi redondos pero no han alcanzado el equilibrio hidrostático. El pequeño cuerpo 4 Vesta del Sistema Solar es lo suficientemente grande como para haber sufrido al menos una diferenciación planetaria parcial.

Las estrellas como el Sol también son esferoidales debido a los efectos de la gravedad en su plasma , que es un fluido que fluye libremente . La fusión estelar en curso es una fuente de calor mucho mayor para las estrellas en comparación con el calor inicial liberado durante la formación.

Efectos y evidencia empírica [ editar ]

La forma aproximadamente esférica de la Tierra puede confirmarse mediante muchos tipos diferentes de observación desde el nivel del suelo, aviones y naves espaciales. La forma provoca una serie de fenómenos que una Tierra plana no provocaría. Algunos de estos fenómenos y observaciones serían posibles en otras formas, como un disco curvo o un toro , pero ninguna otra forma los explicaría todos.

Visibilidad de objetos distantes en la superficie de la Tierra [ editar ]

En una Tierra plana sin obstrucciones, el suelo mismo nunca oscurecería los objetos distantes; uno podría ver todo el camino hasta el borde del mundo. Una superficie esférica tiene un horizonte que está más cerca cuando se ve desde una altitud más baja. [11] En teoría, una persona de pie en la superficie con los ojos a 1,8 metros (5 pies 11 pulgadas) del suelo puede ver el suelo hasta unos 4,79 kilómetros (2,98 millas) de distancia, pero una persona en la cima de la Torre Eiffel a 273 metros (896 pies) puede ver el suelo hasta aproximadamente 58,98 kilómetros (36,65 millas) de distancia. [12]

Este fenómeno permite una forma de confirmar que la superficie de la Tierra es localmente convexa: si se determina que el grado de curvatura es el mismo en todas partes de la superficie de la Tierra, y se determina que esa superficie es lo suficientemente grande, la curvatura constante mostraría que la Tierra es esférica. . En la práctica, este método no es confiable debido a las variaciones en la refracción atmosférica , que es cuánto la atmósfera dobla la luz que viaja a través de ella. La refracción puede dar la impresión de que la superficie de la Tierra es plana, curvada de forma más convexa de lo que es, o incluso cóncava. Esto es lo que sucedió en varios ensayos del experimento Bedford Level ).

El fenómeno de la curvatura atmosférica variable se puede ver cuando un objeto distante parece romperse en pedazos o incluso voltearse. Esto se ve a menudo al atardecer, cuando la forma del Sol se distorsiona, pero también se ha fotografiado sucediendo a los barcos, y ha hecho que la ciudad de Chicago aparezca normalmente, al revés y rota en pedazos desde el otro lado del lago Michigan (desde donde está). normalmente por debajo del horizonte). [13] [14]

Cuando la atmósfera está relativamente bien mezclada, se pueden observar los efectos visuales que generalmente se esperan de una Tierra esférica. Por ejemplo, los barcos que viajan en grandes masas de agua (como el océano) desaparecen progresivamente en el horizonte, de modo que la parte más alta del barco todavía se puede ver incluso cuando las partes inferiores no pueden, proporcionalmente a la distancia del observador. Asimismo, en la época de los barcos de vela, un marinero trepaba a un mástil para ver más lejos. Lo mismo ocurre con la costa o la montaña cuando se ve desde un barco o desde el otro lado de un gran lago o terreno llano. [15] [16]

Eclipses lunares [ editar ]

La sombra de la Tierra sobre la Luna durante un eclipse lunar es siempre un círculo oscuro que se mueve de un lado a otro de la Luna (rozándolo parcialmente durante un eclipse parcial). La única forma que proyecta una sombra redonda sin importar en qué dirección apunte es una esfera, y los antiguos griegos dedujeron que esto debe significar que la Tierra es esférica. [17]

El efecto podría ser producido por un disco que siempre mira de frente a la Luna durante el eclipse, pero esto es inconsistente con el hecho de que la Luna rara vez está directamente sobre nuestras cabezas durante un eclipse. Para cada eclipse, la superficie local de la Tierra apunta en una dirección diferente. La sombra de un disco en ángulo es un óvalo , no un círculo como se ve durante el eclipse. La idea de que la Tierra sea un disco también es incompatible con el hecho de que un eclipse lunar determinado solo es visible desde la mitad de la Tierra a la vez.

Aparición de la Luna [ editar ]

La Luna bloqueada por mareas a la Tierra (izquierda) y cómo sería sin bloqueo de mareas (derecha)

El bloqueo de marea de la Luna con la Tierra hace que la Luna siempre muestre solo un lado de la Tierra (ver imagen animada). Si la Tierra fuera plana, con la Luna flotando sobre ella, entonces la porción de la superficie de la Luna visible para las personas en la Tierra variaría según la ubicación en la Tierra, en lugar de mostrar un "lado de la cara" idéntico para todos. Si la Tierra fuera plana, con la Luna girando alrededor de ella bloqueada por las mareas, entonces la Luna se vería simultáneamente en todos los lugares de la Tierra a la vez, pero su tamaño aparente, la parte que mira al espectador y la orientación del lado que mira cambiaría gradualmente para cada espectador. a medida que su posición se movía por el cielo en el transcurso de la noche. [18]

Observación de las estrellas [ editar ]

En una Tierra perfectamente esférica, sin considerar las obstrucciones y la refracción atmosférica, su superficie bloquea la mitad del cielo para un observador cercano a la superficie. Alejarse de la superficie de la Tierra significa que el suelo bloquea cada vez menos el cielo. Por ejemplo, cuando se ve desde la Luna, la Tierra bloquea solo una pequeña porción del cielo porque está muy distante. Este efecto de la geometría significa que, cuando se ve desde una alta montaña, el suelo plano o el océano bloquea a menos de 180 ° del cielo. Con la presunción de una tierra esférica, una expedición encargada por el califa al-Ma'mun utilizó este hecho para calcular la circunferencia de la Tierra dentro de los 7,920 kilómetros (4,920 millas) del valor correcto de alrededor de 40,000 kilómetros (25,000 millas), y posiblemente con la misma precisión. como 180 kilómetros (110 millas).[19] La tasa de cambio en el ángulo bloqueado por la Tierra a medida que aumenta la altitud sería diferente para un disco que para una esfera. La cantidad de superficie bloqueada sería diferente para una montaña cercana al borde de una Tierra plana en comparación con una montaña en el medio de una Tierra plana, pero esto no se observa. Las encuestas de toda la Tierra muestran que su forma es convexa localmente en todas partes, lo que confirma que es muy cercana a la esférica.

Observación de ciertas estrellas fijas desde diferentes lugares [ editar ]

Se puede demostrar que las estrellas fijas están muy lejos mediante mediciones de paralaje diurnas . Estas medidas no muestran cambios en las posiciones de las estrellas. A diferencia del Sol, la Luna y los planetas, no cambian de posición entre sí durante la vida humana; las formas de las constelaciones son constantes. Esto los convierte en un fondo de referencia conveniente para determinar la forma de la Tierra. Agregar mediciones de distancia en el suelo permite calcular el tamaño de la Tierra.

El hecho de que diferentes estrellas sean visibles desde diferentes lugares de la Tierra se notó en la antigüedad. Aristóteles escribió que algunas estrellas son visibles desde Egipto que no son visibles desde Europa. [16] Esto no sería posible si la Tierra fuera plana. [11]

Una estrella tiene una altitud sobre el horizonte para un observador si la estrella es visible. Observar la misma estrella al mismo tiempo desde dos latitudes diferentes da dos altitudes diferentes. Usando geometría, las dos altitudes junto con la distancia entre las dos ubicaciones permite calcular el tamaño de la Tierra. Usando observaciones en Rodas (en Grecia) y Alejandría (en Egipto) y la distancia entre ellas, el filósofo griego Posidonio usó esta técnica para calcular la circunferencia del planeta dentro de quizás el 4% del valor correcto. Los equivalentes modernos de sus unidades de medida no se conocen con precisión, por lo que no está claro qué tan precisa fue su medida.

Observación de constelaciones en los hemisferios norte y sur en diferentes estaciones [ editar ]

El hecho de que las estrellas visibles desde los polos norte y sur no se superpongan debe significar que los dos puntos de observación están en lados opuestos de la Tierra, lo que no es posible si la Tierra es un disco de un solo lado, pero es posible para otras formas. (como una esfera, pero también cualquier otra forma convexa como una rosquilla o una mancuerna).

El Polo Norte está en noche continua durante seis meses al año. El mismo hemisferio de estrellas (una vista de 180 °) siempre es visible mientras está oscuro, haciendo una rotación en sentido antihorario cada 24 horas. La estrella Polaris (la "Estrella Polar") está casi directamente arriba y, por lo tanto, en el centro de esta rotación. Algunas de las 88 constelaciones modernas visibles son la Osa Mayor (incluida la Osa Mayor ), Casiopea y Andrómeda . Los otros seis meses del año, el Polo Norte está en luz diurna continua, con la luz del Sol tapando las estrellas.. Este fenómeno, y sus efectos análogos en el Polo Sur, son los que definen los dos polos. Más de 24 horas de luz diurna continua solo pueden ocurrir al norte del Círculo Polar Ártico y al sur del Círculo Antártico ).

En el Polo Sur , un conjunto de constelaciones completamente diferente son visibles durante los seis meses de noche continua, incluidos Orion , Crux y Centaurus . Este hemisferio de estrellas de 180 ° gira en el sentido de las agujas del reloj una vez cada 24 horas alrededor de un punto directamente arriba, donde no hay estrellas particularmente brillantes.

Desde cualquier punto del ecuador , todas las estrellas visibles en cualquier lugar de la Tierra ese día son visibles en el transcurso de la noche a medida que el cielo gira alrededor de una línea trazada de norte a sur. Al mirar hacia el este, las estrellas visibles desde el polo norte están a la izquierda y las estrellas visibles desde el polo sur están a la derecha. Esto significa que el ecuador debe estar orientado en un ángulo de 90 ° desde los polos.

La dirección en la que mira cualquier punto intermedio de la Tierra también se puede calcular midiendo los ángulos de las estrellas fijas y determinando qué parte del cielo es visible. Por ejemplo, la ciudad de Nueva York está a unos 40 ° al norte del ecuador. El movimiento aparente del Sol borra partes ligeramente diferentes del cielo de un día a otro, pero a lo largo de todo el año ve una cúpula de 280 ° (360 ° - 80 °). Entonces, por ejemplo, tanto Orión como la Osa Mayor son visibles durante al menos parte del año.

Hacer observaciones estelares desde un conjunto representativo de puntos a través de la Tierra, combinado con conocer la distancia más corta en el suelo entre dos puntos dados, hace que una esfera aproximada sea la única forma posible para la Tierra.

Observando el Sol [ editar ]

En una Tierra plana, un Sol que brilla en todas las direcciones iluminaría toda la superficie al mismo tiempo, y todos los lugares experimentarían el amanecer y el atardecer en el horizonte aproximadamente al mismo tiempo. Con una Tierra esférica, la mitad del planeta está a la luz del día en un momento dado y la otra mitad experimenta la noche. Cuando una ubicación determinada en la Tierra esférica está a la luz del sol, su antípoda , la ubicación exactamente en el lado opuesto de la Tierra, está en la oscuridad. La forma esférica de la Tierra hace que el Sol salga y se ponga en diferentes momentos en diferentes lugares, y diferentes lugares reciben diferentes cantidades de luz solar cada día.

Para explicar el día y la noche, las zonas horarias y las estaciones, algunos teóricos de la Tierra plana proponen que el Sol no emite luz en todas las direcciones, sino que actúa más como un foco, iluminando solo una parte de la Tierra plana a la vez. [20] [21]Esta teoría no es consistente con la observación: al amanecer y al atardecer, un foco de sol estaría en el cielo al menos un poco, en lugar de en el horizonte donde siempre se observa. Un sol de luz también aparecería en diferentes ángulos en el cielo con respecto a un terreno plano que con respecto a un terreno curvo. Suponiendo que la luz viaja en línea recta, las mediciones reales del ángulo del Sol en el cielo desde lugares muy distantes entre sí solo son consistentes con una geometría donde el Sol está muy lejos y se ve desde la mitad diurna de una Tierra esférica. Estos dos fenómenos están relacionados: un foco de luz solar a baja altitud pasaría la mayor parte del día cerca del horizonte en la mayoría de los lugares de la Tierra, lo que no se observa, pero se eleva y se pone bastante cerca del horizonte.Un Sol a gran altitud pasaría la mayor parte del día lejos del horizonte, pero saldría y se pondría bastante lejos del horizonte, lo que tampoco se observa.

Cambiar la duración del día [ editar ]

En una Tierra plana con un Sol omnidireccional, todos los lugares experimentarían la misma cantidad de luz del día todos los días, y todos los lugares recibirían luz del día al mismo tiempo. La duración real del día varía considerablemente, y los lugares más cercanos a los polos tienen días muy largos en el verano y días muy cortos en el invierno, y el verano del norte ocurre al mismo tiempo que el invierno del sur. Los lugares al norte del Círculo Polar Ártico y al sur del Círculo Antártico no reciben luz solar durante al menos un día al año y reciben luz solar las 24 horas durante al menos un día al año. Ambos polos experimentan la luz solar durante 6 meses y la oscuridad durante 6 meses, en momentos opuestos.

El movimiento de la luz del día entre los hemisferios norte y sur ocurre debido a la inclinación axial de la Tierra. La línea imaginaria alrededor de la cual gira la Tierra, que va entre el Polo Norte y el Polo Sur, está inclinada unos 23 ° desde el óvalo que describe su órbita alrededor del Sol. La Tierra siempre apunta en la misma dirección en la que se mueve alrededor del Sol, por lo que durante la mitad del año ( verano en el hemisferio norte), el Polo Norte apunta ligeramente hacia el Sol, manteniéndolo a la luz del día todo el tiempo porque el Sol se ilumina. la mitad de la Tierra que está frente a él (y el Polo Norte siempre está en esa mitad debido a la inclinación). Para la otra mitad de la órbita, el Polo Sur está ligeramente inclinado hacia el Sol y es invierno.en el hemisferio norte. Esto significa que en el ecuador, el Sol no está directamente sobre su cabeza al mediodía, excepto alrededor de los equinoccios de marzo y septiembre , cuando un punto en el ecuador apunta directamente al Sol.

Duración del día más allá de los círculos polares [ editar ]

La duración del día varía porque a medida que la Tierra gira, algunos lugares (cerca de los polos) atraviesan sólo una curva corta cerca de la parte superior o inferior de la mitad de la luz solar; otros lugares (cerca del ecuador) viajan a lo largo de curvas mucho más largas a través del medio. En lugares fuera de los círculos polares, hay las llamadas "noches blancas" a mediados del verano, en las que el sol nunca está más de unos pocos grados por debajo del horizonte en junio, de modo que un crepúsculo brillante persiste desde el atardecer hasta el amanecer. En Rusia, San Petersburgo utiliza este fenómeno en su marketing turístico. [22]

Duración del crepúsculo [ editar ]

Se observan crepúsculos más largos en latitudes más altas (cerca de los polos) debido a un ángulo menos profundo del movimiento aparente del Sol en comparación con el horizonte. En una Tierra plana, la sombra del Sol alcanzaría la atmósfera superior muy rápidamente, excepto cerca del borde más cercano de la Tierra, y siempre se colocaría en el mismo ángulo con el suelo (que no es lo que se observa).

La duración del crepúsculo sería muy diferente en una Tierra plana. En una Tierra redonda, la atmósfera sobre el suelo se ilumina durante un tiempo antes de la salida del sol y después de la puesta del sol se observa a nivel del suelo, porque el Sol todavía es visible desde mayores altitudes.

La teoría del "sol reflector" tampoco es coherente con esta observación, ya que el aire no se puede iluminar sin que el suelo debajo de él también esté iluminado (excepto por las sombras de las montañas, los rascacielos y otros obstáculos superficiales).

Observar la luz del sol antes o después de ver el sol [ editar ]

Es posible ver las ventanas iluminadas por el sol de los rascacielos cercanos desde el nivel del suelo unos minutos antes de ver salir el sol o después de ver la puesta de sol. En una masa de tierra plana y no curva, solo tomaría segundos, debido a una relación minúscula (compare ~ 45 metros / 150 pies de un edificio de 14 pisos con distancias intercontinentales) Si tal fenómeno fuera causado por una propiedad prismática de la atmósfera en un mundo plano, con una relativamente pequeña fuente de luz que gira alrededor de la Tierra (como en la tarde, con fecha de 1800, mapas de la Tierra plana ), sería imposible ver un adecuado panorama de 180 grados del cielo estrellado en un momento de la noche. [ cita requerida ]

Hora solar local y zonas horarias [ editar ]

El cronometraje antiguo consideraba el "mediodía" como la hora del día en que el Sol está más alto en el cielo, y el resto de las horas del día se comparan con eso. Durante el día, el tiempo solar aparente se puede medir directamente con un reloj de sol . En el antiguo Egipto, los primeros relojes de sol conocidos dividían el día en 12 horas, aunque debido a que la duración del día cambiaba con la estación, la duración de las horas también cambiaba. Los relojes de sol que definían las horas como siempre de la misma duración aparecieron en el Renacimiento . En Europa occidental, las torres de reloj y los relojes de campana se utilizaron en la Edad Media para mantener a las personas cercanas informadas de la hora local, aunque en comparación con los tiempos modernos, esto era menos importante en una sociedad mayoritariamente agraria.

Debido a que el Sol alcanza su punto más alto en diferentes momentos para diferentes longitudes (aproximadamente cuatro minutos de tiempo por cada grado de diferencia de longitud este u oeste), el mediodía solar local en cada ciudad es diferente, excepto en los que están directamente al norte o al sur entre sí. Esto significa que los relojes de diferentes ciudades podrían tener una diferencia de minutos u horas. A medida que los relojes se volvieron más precisos y la industrialización hizo que el cronometraje fuera más importante, las ciudades cambiaron a la hora solar media , que ignora variaciones menores en la sincronización del mediodía solar local durante el año, debido a la naturaleza elíptica de la órbita de la Tierra y su inclinación.

Las diferencias en la hora del reloj entre las ciudades no fueron generalmente un problema hasta la llegada de los viajes en tren en el siglo XIX, que hicieron que los viajes entre ciudades distantes fueran mucho más rápidos que a pie o a caballo, y también requirieron que los pasajeros se presentaran en momentos específicos para cumplir con sus requisitos. trenes deseados. En el Reino Unido , los ferrocarriles cambiaron gradualmente a la hora media de Greenwich(establecido a partir de la hora local en el observatorio de Greenwich en Londres), seguido de relojes públicos en todo el país en general, formando una única zona horaria. En los Estados Unidos, los ferrocarriles publicaron horarios basados ​​en la hora local, luego más tarde basados ​​en la hora estándar para ese ferrocarril (generalmente la hora local en la sede del ferrocarril), y luego finalmente basados ​​en cuatro zonas horarias estándar compartidas en todos los ferrocarriles, donde las zonas vecinas difería exactamente en una hora. Al principio, la hora del ferrocarril se sincronizaba mediante cronómetros portátiles y luego, más tarde, mediante señales de telégrafo y radio .

San Francisco [23] está a 122,41 ° W de longitud y Richmond, Virginia [24] está a 77,46 ° W de longitud. Ambos se encuentran aproximadamente a 37,6 ° N de latitud (± 0,2 °). La diferencia de aproximadamente 45 ° de longitud se traduce en aproximadamente 180 minutos, o 3 horas, de tiempo entre puestas de sol en las dos ciudades, por ejemplo. San Francisco se encuentra en la hora del Pacífico zona, y Richmond está en el tiempo del este de zona, que son tres horas de diferencia, por lo que los relojes locales en cada ciudad muestran que el sol se pone en el tiempo casi igual al utilizar la zona horaria local. Pero una llamada telefónica de Richmond a San Francisco al atardecer revelará que todavía quedan tres horas de luz en California.

Determinando el tamaño de la Tierra por Eratóstenes [ editar ]

Suponiendo que el Sol está muy lejos, el antiguo geógrafo griego Eratóstenes realizó un experimento utilizando las diferencias en el ángulo observado del Sol desde dos ubicaciones diferentes para calcular la circunferencia de la Tierra. Aunque las telecomunicaciones modernas y el cronometraje no estaban disponibles, pudo asegurarse de que las mediciones ocurrieran al mismo tiempo al tomarlas cuando el Sol estaba más alto en el cielo (mediodía local) en ambos lugares. Utilizando suposiciones ligeramente inexactas sobre la ubicación de dos ciudades, llegó a un resultado dentro del 15% del valor correcto.

Determinando la forma de la Tierra [ editar ]

En un día determinado, si muchas ciudades diferentes miden el ángulo del Sol al mediodía local, los datos resultantes, cuando se combinan con las distancias conocidas entre ciudades, muestran que la Tierra tiene 180 grados de curvatura norte-sur. (Se observará una gama completa de ángulos si se incluyen los polos norte y sur, y el día elegido es el equinoccio de otoño o de primavera). Esto es consistente con muchas formas redondeadas, incluida una esfera, y es inconsistente con una forma plana. .

Algunos afirman que este experimento supone un Sol muy distante, de modo que los rayos entrantes son esencialmente paralelos, y si se supone una Tierra plana, que los ángulos medidos pueden permitir calcular la distancia al Sol, que debe ser lo suficientemente pequeña como para que su los rayos entrantes no son muy paralelos. [25]Sin embargo, si en el experimento se incluyen más de dos ciudades relativamente bien separadas, el cálculo aclarará si el Sol está distante o cerca. Por ejemplo, en el equinoccio, el ángulo de 0 grados desde el Polo Norte y el ángulo de 90 grados desde el ecuador predicen un Sol que tendría que estar ubicado esencialmente al lado de la superficie de una Tierra plana, pero la diferencia de ángulo entre el ecuador y la ciudad de Nueva York predeciría un Sol mucho más lejano si la Tierra fuera plana. Debido a que estos resultados son contradictorios, la superficie de la Tierra no puede ser plana; los datos son, en cambio, consistentes con una Tierra casi esférica y un Sol que está muy lejos en comparación con el diámetro de la Tierra.

Circunnavegación superficial [ editar ]

Desde el siglo XVI, muchas personas han navegado o volado completamente alrededor del mundo en todas direcciones, y ninguna ha descubierto un borde o una barrera impenetrable. (Consulte Circunnavegación , exploración del Ártico e Historia de la Antártida ).

Algunas teorías de la Tierra plana que proponen que el mundo es un disco centrado en el polo norte, conciben la Antártida como una pared de hielo impenetrable que rodea el planeta y oculta cualquier borde. [26] Este modelo de disco explica la circunnavegación este-oeste simplemente moviéndose alrededor del disco en un círculo. (Las rutas este-oeste forman un círculo tanto en disco como en geometría esférica). En este modelo es posible atravesar el Polo Norte, pero no sería posible realizar una circunnavegación que incluya el Polo Sur (que postula que no existe ).

El Círculo Polar Ártico tiene aproximadamente 16.000 km (9.900 millas) de largo, al igual que el Círculo Antártico. [27] Se define una "verdadera circunnavegación" de la Tierra, para tener en cuenta la forma de la Tierra, en unas 2,5 veces más larga, incluido el cruce del ecuador, a unos 40.000 km (25.000 millas). [28] En el modelo de la Tierra plana, las proporciones requerirían que el Círculo Antártico sea 2,5 veces la longitud de la circunnavegación, o 2,5x2,5 = 6,25 veces la longitud del Círculo Polar Ártico.

Exploradores, investigadores gubernamentales, pilotos comerciales y turistas han estado en la Antártida y han descubierto que no es un gran anillo que rodea el mundo entero, sino un continente en forma de disco más pequeño que América del Sur pero más grande que Australia, con un interior que de hecho, se puede atravesar para tomar un camino más corto desde, por ejemplo, la punta de América del Sur hasta Australia de lo que sería posible en un disco.

El primer cruce terrestre de la totalidad de la Antártida fue la Expedición Transantártica de la Commonwealth en 1955-1958, y desde entonces muchos aviones de exploración han pasado sobre el continente en varias direcciones. [29] [30]

Distorsión de cuadrícula en una superficie esférica [ editar ]

Diagrama que muestra cómo los ángulos interiores de los triángulos suman aproximadamente 180 ° cuando se trazan en un área pequeña y casi plana de la Tierra, pero suman más de 180 ° (en este caso 230 °) cuando se trazan en un área grande con significantes curvatura

Un meridiano de longitud es una línea donde el mediodía solar local ocurre a la misma hora todos los días. Estas líneas definen "norte" y "sur". Estos son perpendiculares a las líneas de latitud que definen "este" y "oeste", donde el Sol está en el mismo ángulo al mediodía local del mismo día. Si el Sol viajara de este a oeste sobre una Tierra plana, las líneas de los meridianos siempre estarían a la misma distancia: formarían una cuadrícula cuando se combinaran con líneas de latitud. En realidad, las líneas de los meridianos se separan más a medida que uno viaja hacia el ecuador, lo que solo es posible en una Tierra redonda. En lugares donde la tierra se traza en un sistema de cuadrícula, esto causa discontinuidades en la cuadrícula. Por ejemplo,en áreas del medio oeste de los Estados Unidos que utilizan elPublic Land Survey System , las secciones más al norte y más al oeste de un municipio se desvían de lo que de otro modo sería una milla cuadrada exacta. Las discontinuidades resultantes a veces se reflejan directamente en las carreteras locales, que tienen torceduras donde la cuadrícula no puede seguir líneas completamente rectas. [31]

La proyección de Mercator tiene ejemplos de distorsiones de tamaño.

Triángulos esféricos vs planos [ editar ]

Debido a que la Tierra es esférica, los viajes de larga distancia a veces requieren dirigirse en direcciones diferentes a las que se tomarían en una Tierra plana. Por ejemplo, considere un avión que viaja 10.000 kilómetros (6.200 millas) en línea recta, da un giro a la derecha de 90 grados, viaja otros 10.000 kilómetros (6.200 millas), da otro giro a la derecha de 90 grados y viaja 10.000 kilómetros (6.200 millas). mi) por tercera vez. En una Tierra plana, la aeronave habría viajado a lo largo de tres lados de un cuadrado y habría llegado a un lugar a unos 10.000 kilómetros (6.200 millas) de donde partió. Pero debido a que la Tierra es esférica, en realidad habrá viajado a lo largo de tres lados de un triángulo y llegará muy cerca de su punto de partida. Si el punto de partida es el Polo Norte, habría viajado hacia el sur desde el Polo Norte hasta el ecuador,luego hacia el oeste durante una cuarta parte del camino alrededor de la Tierra, y luego hacia el norte de regreso al Polo Norte.

En geometría esférica , la suma de los ángulos dentro de un triángulo es mayor que 180 ° (en este ejemplo 270 °, habiendo regresado al polo norte un ángulo de 90 ° con la trayectoria de salida) a diferencia de una superficie plana, donde siempre es exactamente 180 °. [32]

Sistemas meteorológicos [ editar ]

Los sistemas meteorológicos de baja presión con vientos hacia adentro (como un huracán ) giran en sentido antihorario al norte del ecuador, pero en el sentido de las agujas del reloj al sur del ecuador. Esto se debe a la fuerza de Coriolis , y requiere que (asumiendo que estén unidas entre sí y girando en la misma dirección) las mitades norte y sur de la Tierra estén en ángulo en direcciones opuestas (por ejemplo, el norte está orientado hacia Polaris y el sur está de espaldas a él).

Gravedad [ editar ]

Las leyes de la gravedad , la química y la física que explican la formación y el redondeo de la Tierra están bien probadas a través de experimentos y se aplican con éxito a muchas tareas de ingeniería.

A partir de estas leyes, sabemos la cantidad de masa que contiene la Tierra y que un planeta no esférico del tamaño de la Tierra no podría sostenerse contra su propia gravedad. Un disco del tamaño de la Tierra, por ejemplo, probablemente se agrietaría, calentaría, licuaría y volvería a formarse en una forma aproximadamente esférica. En un disco lo suficientemente fuerte como para mantener su forma, la gravedad no tiraría hacia abajo con respecto a la superficie, sino que tiraría hacia el centro del disco, [11] al contrario de lo que se observa en terreno llano (y que crearía grandes problemas con océanos que fluyen hacia el centro del disco).

Haciendo caso omiso de las otras preocupaciones, algunos teóricos de la Tierra plana explican la "gravedad" superficial observada proponiendo que la Tierra plana se acelera constantemente hacia arriba. [21] Tal teoría también dejaría abierta a la explicación las mareas observadas en los océanos de la Tierra, que se explican convencionalmente por la gravedad ejercida por el Sol y la Luna.

Evidencia basada en tecnología moderna [ editar ]

Las observaciones de los péndulos de Foucault , populares en los museos de ciencia de todo el mundo, demuestran tanto que el mundo es esférico como que gira (no que las estrellas giran a su alrededor).

Las matemáticas de la navegación utilizando satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) asumen que se mueven en órbitas conocidas alrededor de una superficie aproximadamente esférica. La precisión de la navegación GPS para determinar la latitud y la longitud y la forma en que estos números se asignan a las ubicaciones en el suelo muestran que estas suposiciones son correctas. Lo mismo es cierto para el sistema operativo GLONASS administrado por Rusia y el Galileo europeo , el BeiDou chino y el IRNSS indio en desarrollo .

Los satélites, incluidos los satélites de comunicaciones utilizados para conexiones de televisión, teléfono e Internet, no permanecerían en órbita a menos que la teoría moderna de la gravitación fuera correcta. Los detalles de qué satélites son visibles desde qué lugares del suelo y en qué momentos demuestran una forma aproximadamente esférica de la Tierra. (Los cables submarinos también se utilizan para comunicaciones intercontinentales).

Los transmisores de radio están montados en torres altas porque generalmente se basan en la propagación de la línea de visión . La distancia al horizonte es mayor a mayor altitud, por lo que montarlos más alto aumenta significativamente el área en la que pueden servir. [33] Algunas señales se pueden transmitir a distancias mucho más largas, pero sólo si están en frecuencias en las que pueden utilizar propagación onda de superficie , la propagación troposférica , dispersión troposférica , o propagación ionosférica para reflejar o refractar señales alrededor de la curva de la Tierra.

Arquitectura: ver la puesta de sol de nuevo con un ascensor [ editar ]

El diseño de algunas estructuras grandes debe tener en cuenta la forma de la Tierra. Por ejemplo, las torres del Puente Humber , aunque ambas verticales con respecto a la gravedad, están 36 mm (1,4 pulgadas) más separadas en la parte superior que en la parte inferior debido a la curvatura local. [34]

En terreno llano, la diferencia en la distancia al horizonte entre estar acostado y estar de pie es lo suficientemente grande como para ver la puesta del Sol dos veces levantándose rápidamente inmediatamente después de verlo ponerse por primera vez mientras está acostado. Esto también se puede hacer con un recolector de cerezas [35] o en un edificio alto con un elevador rápido. [36] En una Tierra plana o en un segmento plano significativamente grande, uno no podría volver a ver el Sol (a menos que esté parado cerca del borde más cercano al Sol) debido a una sombra del Sol que se mueve mucho más rápido. [dieciséis]

Aeronaves y naves espaciales [ editar ]

Las personas en aviones de alto vuelo o en paracaidismo desde globos a gran altitud pueden ver claramente la curvatura de la Tierra. [37] Los aviones comerciales no necesariamente vuelan lo suficientemente alto para que esto sea obvio. Intentar medir la curvatura del horizonte tomando una fotografía se complica por el hecho de que las lentes de las cámaras pueden producir imágenes distorsionadas según el ángulo utilizado. Una versión extrema de este efecto se puede ver en la lente ojo de pez . Las mediciones científicas requerirían una lente cuidadosamente calibrada.

La forma más rápida de que un avión viaje entre dos puntos distantes es una ruta circular . Esta ruta se muestra como curva en cualquier mapa excepto en uno que usa una proyección gnomónica .

Las fotos del suelo tomadas desde aviones en un área lo suficientemente grande tampoco encajan a la perfección en una superficie plana, pero sí en una superficie aproximadamente esférica. Las fotografías aéreas de grandes áreas deben corregirse para tener en cuenta la curvatura. [38]

Se han tomado muchas fotografías de toda la Tierra mediante satélites lanzados por una variedad de gobiernos y organizaciones privadas. Desde órbitas altas, donde se puede ver la mitad del planeta a la vez, es claramente esférico. La única forma de juntar todas las imágenes tomadas del suelo desde órbitas inferiores para que todas las características de la superficie se alineen a la perfección y sin distorsión es colocarlas en una superficie aproximadamente esférica.

Los astronautas en órbita terrestre baja pueden ver personalmente la curvatura del planeta y viajar varias veces al día. Los astronautas que viajaron a la Luna han visto toda la mitad que mira hacia la Luna a la vez y pueden ver la esfera girar una vez al día (aproximadamente; la Luna también se mueve con respecto a la Tierra).

Cuando el supersónico Concorde despegó poco después de la puesta del sol desde Londres y voló hacia el oeste a Nueva York, el avión superó el movimiento aparente del sol hacia el oeste y, por lo tanto, los pasajeros a bordo observaron la salida del sol por el oeste mientras viajaban. Después de aterrizar en Nueva York, los pasajeros vieron una segunda puesta de sol en el oeste. [39]

Debido a que la velocidad de la sombra del Sol es más lenta en las regiones polares (debido al ángulo más pronunciado), incluso una aeronave subsónica puede adelantar a la puesta de sol cuando vuela a altas latitudes. Un fotógrafo utilizó una ruta más o menos circular alrededor del Polo Norte para tomar fotografías de 24 puestas de sol en el mismo período de 24 horas, haciendo una pausa en el avance hacia el oeste en cada zona horaria para permitir que la sombra del Sol lo alcance. La superficie de la Tierra gira a 180,17 millas por hora (289,96 km / h) a 80 ° norte o sur, y 1.040,4 millas por hora (1.674,4 km / h) en el ecuador. [ cita requerida ]

Historia [ editar ]

Antigüedad [ editar ]

Aunque la primera mención escrita de una Tierra esférica proviene de fuentes griegas antiguas, no se cuenta cómo se descubrió la esfericidad de la Tierra. [40] Una explicación plausible dada por el historiador Otto E. Neugebauer es que fue "la experiencia de los viajeros la que sugirió tal explicación para la variación en la altitud observable del polo y el cambio en el área de las estrellas circumpolares, un cambio eso fue bastante drástico entre los asentamientos griegos " [41] alrededor del Mar Mediterráneo oriental , particularmente aquellos entre el Delta del Nilo y Crimea . [41]

Otra posible explicación se remonta a los primeros marineros fenicios . La primera circunnavegación de África se describe como realizada por exploradores fenicios empleados por el faraón egipcio Necao II c. 610–595 a. C. [42] [43] En Las Historias , escrito 431–425 aC, Herodoto arrojó dudas sobre un informe del Sol observado brillando desde el norte. Afirmó que el fenómeno fue observado por exploradores fenicios durante su circunnavegación de África ( The Histories, 4.42) quienes afirmaron haber tenido el Sol a su derecha al circunnavegar en el sentido de las agujas del reloj. Para los historiadores modernos, estos detalles confirman la veracidad del informe de los fenicios. El historiador Dmitri Panchenko teoriza que fue la circunnavegación fenicia de África la que inspiró la teoría de una Tierra esférica, cuya primera mención fue hecha por el filósofo Parménides en el siglo V a. C. [43] Sin embargo, nada seguro sobre su conocimiento de geografía y navegación ha sobrevivido, lo que significa que no tenemos evidencia de que concibieran la Tierra como esférica. [42]

Mundo helénico y helenístico [ editar ]

Pitágoras [ editar ]

Los primeros filósofos griegos aludieron a una Tierra esférica, aunque con cierta ambigüedad. [44] Pitágoras (siglo VI a. C.) fue uno de los que se dice que originó la idea, pero esto podría reflejar la antigua práctica griega de atribuir cada descubrimiento a uno u otro de sus antiguos sabios. [40] Parece que tanto Parménides como Empédocles conocían alguna idea de la esfericidad de la Tierra en el siglo V aC, [45] y aunque la idea no puede atribuirse de manera fiable a Pitágoras, [46] podría haber sido formulada en la escuela pitagórica en el siglo V aC [40] [45] aunque algunos no están de acuerdo.[47] Después del siglo V a. C., ningún escritor griego de renombre pensó que el mundo era otra cosa que redondo. [44]

Platón [ editar ]

Platón (427–347 a. C.) viajó al sur de Italia para estudiar matemáticas pitagóricas . Cuando regresó a Atenas y estableció su escuela, Platón también enseñó a sus alumnos que la Tierra era una esfera, aunque no ofreció justificaciones. "Mi convicción es que la Tierra es un cuerpo redondo en el centro de los cielos, por lo que no necesita aire ni ninguna fuerza similar para ser un soporte". [48] Si el hombre pudiera elevarse muy por encima de las nubes, la Tierra se parecería a "una de esas bolas que tienen revestimientos de cuero en doce piezas y está adornada con varios colores, de los cuales los colores utilizados por los pintores en la Tierra son en cierto modo muestras". " [49] En Timeo, su única obra que estuvo disponible a lo largo de la Edad Media en latín, leemos que el Creador "hizo el mundo en forma de globo, redondo como de torno, con sus extremos en todas direcciones equidistantes del centro, el más perfecto y la más parecida a ella de todas las figuras ", [50] aunque la palabra" mundo "aquí se refiere a los cielos.

Aristóteles [ editar ]
Umbra terrestre redonda durante el eclipse lunar de agosto de 2008

Aristóteles (384–322 a. C.) fue el alumno premiado de Platón y "la mente de la escuela". [51] Aristóteles observó que "se ven estrellas en Egipto y [...] Chipre que no se ven en las regiones del norte". Dado que esto sólo podía suceder en una superficie curva, él también creía que la Tierra era una esfera "de poco tamaño, porque de lo contrario el efecto de un cambio de lugar tan leve no se haría evidente rápidamente". ( De caelo , 298a2–10)

Aristóteles proporcionó argumentos físicos y de observación que respaldan la idea de una Tierra esférica:

  • Cada porción de la Tierra tiende hacia el centro hasta que por compresión y convergencia forman una esfera. ( De caelo , 297a9-21)
  • Los viajeros que van al sur ven las constelaciones del sur elevarse más alto sobre el horizonte; y
  • La sombra de la Tierra sobre la Luna durante un eclipse lunar es redonda. ( De caelo , 297b31–298a10).

Los conceptos de simetría, equilibrio y repetición cíclica impregnaron la obra de Aristóteles. En su Meteorología dividió el mundo en cinco zonas climáticas: dos áreas templadas separadas por una zona tórrida cerca del ecuador y dos regiones frías e inhóspitas, "una cerca de nuestro polo superior o norte y la otra cerca del ... polo sur", ambos impenetrables y rodeados de hielo ( Meteorologica , 362a31–35). Aunque ningún ser humano podría sobrevivir en las zonas gélidas, podrían existir habitantes en las regiones templadas del sur.

La teoría de Aristóteles del lugar natural se basó en una Tierra esférica para explicar por qué las cosas pesadas bajan (hacia lo que Aristóteles creía que era el centro del Universo) y cosas como el aire y el fuego suben. En este modelo geocéntrico , se creía que la estructura del universo era una serie de esferas perfectas. Se creía que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas fijas se movían en esferas celestes alrededor de una Tierra estacionaria.

Aunque la teoría de la física de Aristóteles sobrevivió en el mundo cristiano durante muchos siglos, finalmente se demostró que el modelo heliocéntrico era una explicación más correcta del Sistema Solar que el modelo geocéntrico, y se demostró que la teoría atómica era una explicación más correcta de la naturaleza de materia que los elementos clásicos como la tierra, el agua, el aire, el fuego y el éter.

Arquímedes [ editar ]

En la proposición 2 del Libro Primero de su tratado "Sobre los cuerpos flotantes", Arquímedes demuestra que "La superficie de cualquier fluido en reposo es la superficie de una esfera cuyo centro es el mismo que el de la Tierra". [52] Posteriormente, en las proposiciones 8 y 9 del mismo trabajo, asume el resultado de la proposición 2 de que la Tierra es una esfera y que la superficie de un fluido sobre ella es una esfera centrada en el centro de la Tierra. [53]

Eratóstenes [ editar ]

Eratóstenes , un astrónomo helenístico de Cyrenaica (276-194 aC), calculó la circunferencia de la Tierra alrededor del 240 aC, calculando un valor de 252.000 estadios . Se desconoce la longitud que Eratóstenes pretendía para un 'estadio', pero su cifra solo tiene un error de alrededor del uno al quince por ciento. [54] Eratóstenes solo pudo medir la circunferencia de la Tierra asumiendo que la distancia al Sol es tan grande que los rayos de la luz solar son prácticamente paralelos . [55]

1.700 años después de Eratóstenes, Cristóbal Colón estudió los hallazgos de Eratóstenes antes de navegar hacia el oeste rumbo a las Indias. Sin embargo, finalmente rechazó a Eratóstenes a favor de otros mapas y argumentos que interpretaban que la circunferencia de la Tierra era un tercio más pequeña de lo que realmente es. Si, en cambio, Colón hubiera aceptado los hallazgos de Eratóstenes, es posible que nunca hubiera ido al oeste, ya que no tenía los suministros o los fondos necesarios para el viaje mucho más largo de más de ocho mil millas. [56]

Seleuco de Seleucia [ editar ]

Seleuco de Seleucia (c. 190 a. C.), que vivía en la ciudad de Seleucia en Mesopotamia , escribió que la Tierra es esférica (y en realidad orbita al Sol , influenciada por la teoría heliocéntrica de Aristarco de Samos ).

Posidonio [ editar ]

Posidonio (c. 135 - 51 a. C.) puso fe en el método de Eratóstenes, aunque observando la estrella Canopus , en lugar del Sol, al establecer la circunferencia de la Tierra. En Geographia de Ptolomeo , su resultado fue favorecido sobre el de Eratóstenes. Posidonio expresó además la distancia del Sol en los radios terrestres.

Imperio Romano [ editar ]

La idea de una Tierra esférica se extendió lentamente por todo el mundo y finalmente se convirtió en el punto de vista adoptado en todas las principales tradiciones astronómicas. [3] [4] [5] [6]

En Occidente, la idea les llegó a los romanos a través de un largo proceso de fertilización cruzada con la civilización helenística . Muchos autores romanos como Cicerón y Plinio se refieren en sus obras a la rotundidad de la Tierra como algo natural. [57] Plinio también consideró la posibilidad de una esfera imperfecta "con forma de piña". [58]

Cuando un barco está en el horizonte, su parte inferior está oscurecida por la curvatura de la Tierra. Este fue uno de los primeros argumentos a favor de un modelo de Tierra redonda.
Estrabón [ editar ]

Se ha sugerido que los marinos probablemente proporcionaron la primera evidencia de observación de que la Tierra no era plana, basándose en observaciones del horizonte . Este argumento fue presentado por el geógrafo Estrabón (c. 64 a. C. - 24 d. C.), quien sugirió que la forma esférica de la Tierra probablemente era conocida por los marinos alrededor del mar Mediterráneo desde al menos la época de Homero , [59] citando un línea de la Odisea [60] como indicando que el poeta Homero sabía de esto ya en el siglo VII o VIII antes de Cristo. Estrabóncitó varios fenómenos observados en el mar que sugieren que la Tierra era esférica. Observó que las luces elevadas o áreas de tierra eran visibles para los marineros a mayores distancias que las menos elevadas, y afirmó que la curvatura del mar era obviamente responsable de esto. [61]

Claudio Ptolomeo [ editar ]
Un mapa impreso del siglo XV que representa la descripción de Ptolomeo de la Ecumene (1482, Johannes Schnitzer, grabador).

Claudio Ptolomeo (90-168 d. C.) vivió en Alejandría , el centro de estudios del siglo II. En el Almagest , que siguió siendo el trabajo estándar de la astronomía durante 1400 años, presentó muchos argumentos a favor de la naturaleza esférica de la Tierra. Entre ellos estaba la observación de que cuando un barco navega hacia las montañas , los observadores notan que estas parecen elevarse del mar, lo que indica que estaban ocultas por la superficie curva del mar. También da argumentos separados de que la Tierra tiene una curva de norte a sur y que tiene una curva de este a oeste. [62]

Compiló una Geographia de ocho volúmenes que cubría lo que se sabía sobre la Tierra. La primera parte de Geographia es una discusión de los datos y de los métodos que utilizó. Al igual que con el modelo del Sistema Solar en el Almagesto , Ptolomeo puso toda esta información en un gran esquema. Asignó coordenadas a todos los lugares y características geográficas que conocía, en una cuadrícula que abarcaba todo el mundo (aunque la mayor parte se ha perdido). La latitud se midió desde el ecuador , como lo es hoy, pero Ptolomeo prefirió expresarla como la longitud del día más largo en lugar de grados de arco (la longitud de la mitad del veranodía aumenta de 12h a 24h a medida que se pasa del ecuador al círculo polar ). Puso el meridiano de longitud 0 en la tierra más occidental que conocía, las Islas Canarias .

Geographia indicó los países de " Serica " y "Sinae" ( China ) en el extremo derecho, más allá de la isla de "Taprobane" ( Sri Lanka , de gran tamaño) y el "Aurea Chersonesus" ( península del sudeste asiático ).

Ptolomeo también ideó y proporcionó instrucciones sobre cómo crear mapas tanto de todo el mundo habitado ( oikoumenè ) como de las provincias romanas. En la segunda parte de Geographia, proporcionó las listas topográficas necesarias y leyendas para los mapas. Su oikoumenè abarcaba 180 grados de longitud desde las Islas Canarias en el Océano Atlántico hasta China , y alrededor de 81 grados de latitud desde el Ártico hasta las Indias Orientales y en las profundidades de África . Ptolomeo sabía muy bien que solo conocía una cuarta parte del mundo.

Antigüedad tardía [ editar ]

El conocimiento de la forma esférica de la Tierra se recibió en la erudición de la Antigüedad Tardía como algo natural, tanto en el neoplatonismo como en el cristianismo primitivo . El comentario latino de Calcidio del siglo IV y la traducción del Timeo de Platón , que fue uno de los pocos ejemplos del pensamiento científico griego que se conoció en la Alta Edad Media en Europa Occidental, discutió el uso de Hiparco de las circunstancias geométricas de los eclipses en Sobre tamaños y distancias para calcular los diámetros relativos del Sol, la Tierra y la Luna. [63] [64]

La duda teológica informada por el modelo de la Tierra plana implícita en la Biblia hebrea inspiró a algunos eruditos cristianos primitivos como Lactancio , Juan Crisóstomo y Atanasio de Alejandría , pero esto siguió siendo una corriente excéntrica. Autores cristianos eruditos como Basilio de Cesarea , Ambrosio y Agustín de Hipona eran claramente conscientes de la esfericidad de la Tierra. El "terrenalismo plano" permaneció más tiempo en el cristianismo siríaco , cuya tradición atribuía mayor importancia a una interpretación literalista del Antiguo Testamento. Autores de esa tradición, como Cosmas Indicopleustes, presentó la Tierra tan plana hasta en el siglo VI. Este último vestigio del antiguo modelo del cosmos desapareció durante el siglo VII. Desde el siglo VIII y principios del período medieval , "ningún cosmógrafo digno de mención ha puesto en duda la esfericidad de la Tierra". [sesenta y cinco]

India [ editar ]

Si bien la evidencia textual no ha sobrevivido, la precisión de las constantes utilizadas en los modelos Vedanga pre-griegos , y la precisión del modelo para predecir el movimiento de la Luna y el Sol para los rituales védicos, probablemente provienen de observaciones astronómicas directas. Las teorías y suposiciones cosmográficas en la antigua India probablemente se desarrollaron de manera independiente y en paralelo, pero estas fueron influenciadas por algún texto astronómico griego cuantitativo desconocido en la era medieval. [66] [67]

Etnógrafo griego Megasthenes , c. 300 a. C., se ha interpretado en el sentido de que los brahmanes contemporáneos creían en una Tierra esférica como el centro del universo. [68] Con la expansión de la cultura helenística en el este, la astronomía helenística se filtró hacia el este hasta la antigua India, donde su profunda influencia se hizo evidente en los primeros siglos d. C. [69] El concepto griego de una Tierra rodeada por las esferas de los planetas y el de las estrellas fijas, apoyado con vehemencia por astrónomos como Varāhamihira y Brahmagupta , fortaleció los principios astronómicos. Algunas ideas se pudieron conservar, aunque en forma alterada.[69] [70]

Los trabajos del astrónomo y matemático indio clásico , Aryabhatta (476–550 d. C.), tratan sobre la esfericidad de la Tierra y el movimiento de los planetas. Las dos últimas partes de su obra magna en sánscrito , el Aryabhatiya , que se denominó Kalakriya ("cálculo del tiempo") y Gol ("esfera"), afirman que la Tierra es esférica y que su circunferencia es de 4.967 yojanas . En unidades modernas, esto es 39,968 km (24,835 mi), cerca del valor ecuatorial actual de 40,075 km (24,901 mi). [71] [72]

Edad Media [ editar ]

En la Europa medieval, el conocimiento de la esfericidad de la Tierra sobrevivió en el corpus de conocimiento medieval por transmisión directa de los textos de la antigüedad griega ( Aristóteles ) y a través de autores como Isidoro de Sevilla y Beda Venerabilis . Se hizo cada vez más rastreable con el surgimiento de la escolástica y el aprendizaje medieval . [57]

La difusión de este conocimiento más allá de la esfera inmediata de la erudición grecorromana fue necesariamente gradual, asociada al ritmo de cristianización de Europa. Por ejemplo, la primera evidencia de conocimiento de la forma esférica de la Tierra en Escandinavia es una traducción al islandés antiguo del siglo XII de Elucidarius . [73] Reinhard Krüger, profesor de literatura románica en la Universidad de Stuttgart, ha compilado una lista de más de un centenar de escritores latinos y vernáculos de la Antigüedad tardía y la Edad Media que sabían que la tierra era esférica . [57]

Europa medieval temprana [ editar ]

Tierra esférica con las cuatro estaciones. Ilustración en el libro del siglo XII Liber Divinorum Operum de Hildegard de Bingen
Isidoro de Sevilla [ editar ]

El obispo Isidoro de Sevilla (560–636) enseñó en su enciclopedia ampliamente leída, Las Etimologías , que la Tierra era "redonda". [74] La confusa exposición del obispo y la elección de términos latinos imprecisos han dividido la opinión académica sobre si se refería a una esfera o un disco o incluso si se refería a algo específico. [75] Los estudiosos recientes más notables afirman que él enseñó una Tierra esférica. [76] Isidoro no admitió la posibilidad de que las personas vivieran en las antípodas, considerándolas legendarias [77] y señalando que no había evidencia de su existencia. [78]

Beda el Venerable [ editar ]

El monje Beda (c. 672-735) escribió en su influyente tratado sobre computus , El ajuste de cuentas del tiempo , que la Tierra era redonda. Explicó la duración desigual de la luz del día a partir de "la redondez de la Tierra, porque no sin razón se llama 'el orbe del mundo' en las páginas de la Sagrada Escritura y de la literatura ordinaria. De hecho, está colocado como una esfera en medio de todo el universo ". (De temporum ratione, 32). La gran cantidad de manuscritos supervivientes de The Reckoning of Time, copiados para cumplir con el requisito carolingio de que todos los sacerdotes deberían estudiar el computus, indica que muchos, si no la mayoría, de los sacerdotes estuvieron expuestos a la idea de la esfericidad de la Tierra. [79] Ælfric de Eynshamparafraseó a Beda en inglés antiguo, diciendo: "Ahora la redondez de la Tierra y la órbita del Sol constituyen el obstáculo para que el día sea igualmente largo en todas las tierras". [80]

Beda estaba lúcido acerca de la esfericidad de la Tierra y escribió: "Llamamos a la tierra un globo, no como si la forma de una esfera se expresara en la diversidad de llanuras y montañas, sino porque, si todas las cosas están incluidas en el contorno, la circunferencia de la tierra representan la figura de un globo perfecto ... Porque verdaderamente es un orbe colocado en el centro del universo; en su ancho es como un círculo, y no circular como un escudo sino más bien como una bola, y se extiende desde su centro con perfecta redondez en todos los lados ". [81]

Anania Shirakatsi [ editar ]

La erudita armenia del siglo VII Anania Shirakatsi describió el mundo como "ser como un huevo con una yema esférica (el globo) rodeado por una capa de clara (la atmósfera) y cubierto con una cáscara dura (el cielo)". [82]

Astronomía islámica [ editar ]

La astronomía islámica se desarrolló sobre la base de una tierra esférica heredada de la astronomía helenística . [4] El marco teórico islámico se basó en gran medida en las contribuciones fundamentales de Aristóteles ( De caelo ) y Ptolomeo ( Almagest ), quienes trabajaron desde la premisa de que la Tierra era esférica y estaba en el centro del universo ( modelo geocéntrico ). [4]

Los primeros eruditos islámicos reconocieron la esfericidad de la Tierra [83], lo que llevó a los matemáticos musulmanes a desarrollar la trigonometría esférica [84] para realizar mediciones adicionales y calcular la distancia y la dirección desde cualquier punto dado de la Tierra hasta La Meca . Esto determinaba la Qibla , o dirección musulmana de la oración.

Al-Ma'mun [ editar ]

Alrededor del 830 d.C., el califa al-Ma'mun encargó a un grupo de astrónomos y geógrafos musulmanes que midieran la distancia desde Tadmur ( Palmyra ) a Raqqa en la Siria moderna. Ellos encontraron las ciudades para estar separadas por un grado de latitud y el arco de meridiano distancia entre ellos para ser 66 2 / 3 millas y así determinadas circunferencia de la Tierra a ser de 24.000 millas (39.000 km). [85] [86]

Otra estimación dada por sus astrónomos fue del 56 2 / 3 millas árabes (111,8 km) por grado, lo que corresponde a una circunferencia de 40.248 km, muy cerca de los valores actualmente modernas de 111,3 kilometros por grado y 40.068 kilometros circunferencia, respectivamente. [87]

Ibn Hazm [ editar ]

El erudito andaluz Ibn Hazm afirmó que la prueba de la esfericidad de la Tierra "es que el Sol siempre está vertical a un punto particular de la Tierra". [88]

Al-Farghānī [ editar ]

Al-Farghānī (latinizado como Alfraganus) fue un astrónomo persa del siglo IX involucrado en la medición del diámetro de la Tierra y encargado por Al-Ma'mun. Su estimación dada anteriormente para un título (56 2 / 3 millas árabe) era mucho más preciso que los 60 2 / 3 millas romanas (89,7 km) dadas por Tolomeo. Cristóbal Colón usó acríticamente la figura de Alfraganus como si estuviera en millas romanas en lugar de en millas árabes, para demostrar un tamaño de la Tierra más pequeño que el propuesto por Ptolomeo. [89]

Biruni [ editar ]
El método de Biruni para calcular el radio de la Tierra

Abu Rayhan Biruni (973-1048) utilizó un nuevo método para calcular con precisión la circunferencia de la Tierra , por el cual llegó a un valor cercano a los valores modernos para la circunferencia de la Tierra. [90] Su estimación de 6.339,6 km para el radio de la Tierra era sólo 31,4 km menos que el valor medio moderno de 6.371,0 km. [91] A diferencia de sus predecesores, que midieron la circunferencia de la Tierra al observar el Sol simultáneamente desde dos lugares diferentes, Biruni desarrolló un nuevo método para usar cálculos trigonométricos basados ​​en el ángulo entre una llanura y una montaña.cima. Esto produjo mediciones más precisas de la circunferencia de la Tierra e hizo posible que una sola persona la midiera desde un solo lugar. [92] [93] El método de Biruni tenía la intención de evitar "caminar por desiertos cálidos y polvorientos", y la idea se le ocurrió cuando estaba en la cima de una montaña alta en la India. Desde lo alto de la montaña, avistó el ángulo hacia el horizonte que, junto con la altura de la montaña (que calculó de antemano), le permitió calcular la curvatura de la Tierra. [94] [95] También hizo uso del álgebra para formular ecuaciones trigonométricas y usó el astrolabio para medir ángulos. [96] [97]

Según John J. O'Connor y Edmund F. Robertson,

Biruni también hizo importantes contribuciones a la geodesia y la geografía . Introdujo técnicas para medir la tierra y distancias en ella usando triangulación . Encontró que el radio de la tierra era de 6339,6 km, un valor que no se obtuvo en Occidente hasta el siglo XVI. Su canon masúdico contiene una tabla que da las coordenadas de seiscientos lugares, casi todos de los cuales tenía conocimiento directo. [98]

Aplicaciones

Los eruditos musulmanes que se aferraron a la teoría de la Tierra esférica la utilizaron con un propósito fundamentalmente islámico: calcular la distancia y la dirección desde cualquier punto de la Tierra hasta La Meca . [99] Esto determinaba la Qibla , o dirección musulmana de oración.

Un globo terrestre (Kura-i-ard) fue uno de los regalos enviados por los musulmanes persa astrónomo Jamal-al-Din a Kublai Khan 's chino corte en 1267. Estaba hecha de madera en la que "se representan siete partes de agua en verde, tres partes de tierra en blanco, con ríos, lagos, etc. " [100] Ho Peng Yoke comenta que "no parecía tener ningún atractivo general para los chinos en esos días". [101]

Europa medieval alta y tardía [ editar ]

John Gower se prepara para fotografiar el mundo, una esfera con compartimentos que representan la tierra, el aire y el agua ( Vox Clamantis , alrededor de 1400).

Durante la Alta Edad Media , el conocimiento astronómico en la Europa cristiana se extendió más allá de lo que se transmitió directamente de los autores antiguos mediante la transmisión del aprendizaje de la astronomía islámica medieval . Uno de los primeros estudiantes de tal aprendizaje fue Gerbert d'Aurillac, el más tarde Papa Silvestre II .

Santa Hildegard ( Hildegard von Bingen , 1098-1179), representó la Tierra esférica varias veces en su obra Liber Divinorum Operum . [102]

Johannes de Sacrobosco (c. 1195 - c. 1256 d. C.) escribió una famosa obra sobre astronomía llamada Tractatus de Sphaera , basada en Ptolomeo, que considera principalmente la esfera del cielo. Sin embargo, contiene pruebas claras de la esfericidad de la Tierra en el primer capítulo. [103] [104]

Muchos comentaristas escolásticos de Sobre los cielos de Aristóteles y Tratado de la esfera de Sacrobosco estuvieron de acuerdo unánimemente en que la Tierra es esférica o redonda. [105] Grant observa que ningún autor que haya estudiado en una universidad medieval pensó que la Tierra era plana. [106]

El Elucidarium de Honorius Augustodunensis (c. 1120), un manual importante para la instrucción del clero menor, que fue traducido al inglés medio , francés antiguo , alemán alto medio , ruso antiguo , holandés medio , nórdico antiguo , islandés , español y varios Dialectos italianos, se refiere explícitamente a una Tierra esférica. Asimismo, el hecho de que Bertold von Regensburg (mediados del siglo XIII) utilizó la Tierra esférica como ilustración en un sermónmuestra que podía asumir este conocimiento entre su congregación. El sermón se predicó en alemán vernáculo y, por lo tanto, no estaba destinado a una audiencia erudita.

La Divina Comedia de Dante , escrita en italiano a principios del siglo XIV, retrata a la Tierra como una esfera, discutiendo implicaciones como las diferentes estrellas visibles en el hemisferio sur , la posición alterada del Sol y las distintas zonas horarias de la Tierra.

El portugués exploración de África y Asia , Columbus 's viaje a las Américas (1492) y, por último, Fernando de Magallanes ' s circunnavegación de la Tierra (1519-1521) proporcionó evidencia práctica de la forma global de la Tierra.

Período moderno temprano [ editar ]

Circunnavegación del globo [ editar ]

El Erdapfel , el globo terrestre más antiguo que se conserva (1492/93)

La primera demostración directa de la esfericidad de la Tierra se produjo en forma de la primera circunnavegación de la historia, una expedición capitaneada por el explorador portugués Fernando de Magallanes . [107] La expedición fue financiada por la Corona española. El 10 de agosto de 1519, las cinco naves bajo el mando de Magallanes partieron de Sevilla . Cruzaron el Océano Atlántico , atravesaron lo que ahora se llama el Estrecho de Magallanes , cruzaron el Pacífico y llegaron a Cebú , donde Magallanes fue asesinado por nativos filipinos en una batalla. Su segundo al mando, el español Juan Sebastián Elcano, prosiguió la expedición y, el 6 de septiembre de 1522, llegó a Sevilla, completando la circunnavegación. Carlos I de España , en reconocimiento a su hazaña, le dio a Elcano un escudo de armas con el lema Primus circumdedisti me (en latín, "Tú me rodeaste primero"). [108]

Una circunnavegación por sí sola no prueba que la Tierra sea esférica. Puede ser cilíndrico o irregularmente globular o una de muchas otras formas. Aún así, combinada con la evidencia trigonométrica de la forma utilizada por Eratóstenes 1700 años antes, la expedición de Magallanes eliminó cualquier duda razonable en los círculos cultos de Europa. [109] La Expedición Transglobe (1979-1982) fue la primera expedición en hacer una circunnavegación circumpolar, viajando por el mundo "verticalmente" atravesando ambos polos de rotación utilizando solo transporte de superficie.

Ming China [ editar ]

Joseph Needham , en su cosmología china informa que Shen Kuo (1031-1095) utilizó modelos de eclipse lunar y eclipse solar para concluir la redondez de los cuerpos celestes. [110]

Si fueran como bolas, seguramente se obstruirían entre sí cuando se encontraran. Respondí que estos cuerpos celestes eran ciertamente como bolas. Cómo sabemos esto? Por la luna creciente y menguante. La luna misma no emite luz, sino que es como una bola de plata; la luz es la luz del sol (reflejada). Cuando se ve el brillo por primera vez, el sol (la luz pasa casi) al lado, por lo que solo el lado está iluminado y parece una media luna. Cuando el sol se aleja gradualmente, la luz brilla oblicuamente y la luna está llena, redonda como una bala. Si la mitad de una esfera se cubre con polvo (blanco) y se mira desde un lado, la parte cubierta se verá como una media luna; si se mira de frente, parecerá redondo. Así sabemos que los cuerpos celestes son esféricos.

Sin embargo, las ideas de Shen no obtuvieron una aceptación o consideración generalizada, ya que la forma de la tierra no era importante para los funcionarios confucianos que estaban más preocupados por las relaciones humanas. [110] En el siglo XVII, la idea de una Tierra esférica, ahora considerablemente avanzada por la astronomía occidental , finalmente se extendió a la China Ming , cuando los misioneros jesuitas , que ocupaban altos cargos como astrónomos en la corte imperial, desafiaron con éxito la creencia china de que el La Tierra era plana y cuadrada. [111] [112] [113]

El tratado Ge zhi cao (格致 草) de Xiong Mingyu (熊 明 遇) publicado en 1648 mostraba una imagen impresa de la Tierra como un globo esférico, con el texto que decía que "la Tierra redonda ciertamente no tiene esquinas cuadradas". [114] El texto también señaló que los barcos de vela podrían regresar a su puerto de origen después de circunnavegar las aguas de la Tierra. [114]

La influencia del mapa es claramente occidental, ya que los mapas tradicionales de la cartografía china tenían la graduación de la esfera en 365,25 grados, mientras que la graduación occidental era de 360 ​​grados. También es interesante notar que en un lado del mundo, se ven imponentes pagodas chinas , mientras que en el lado opuesto (al revés) había catedrales europeas . [114] La adopción de la astronomía europea, facilitada por el fracaso de la astronomía indígena para progresar, fue acompañada de una reinterpretación sinocéntrica que declaró que las ideas importadas eran de origen chino:

La astronomía europea se consideró tan digna de consideración que numerosos autores chinos desarrollaron la idea de que los chinos de la antigüedad habían anticipado la mayoría de las novedades presentadas por los misioneros como descubrimientos europeos, por ejemplo, la rotundidad de la Tierra y el "modelo portador de estrellas esféricas celestiales". . " Haciendo un hábil uso de la filología, estos autores reinterpretaron hábilmente las mayores obras técnicas y literarias de la antigüedad china. De ahí surgió una nueva ciencia totalmente dedicada a la demostración del origen chino de la astronomía y, más en general, de toda la ciencia y tecnología europeas. [111]

Aunque la ciencia tradicional china hasta el siglo XVII sostenía la opinión de que la Tierra era plana, cuadrada y envuelta por la esfera celeste , esta idea fue criticada por el erudito de la dinastía Jin Yu Xi (fl. 307-345), quien sugirió que el La Tierra puede ser cuadrada o redonda, de acuerdo con la forma de los cielos. [115] El matemático de la dinastía Yuan Li Ye (c. 1192-1279) argumentó firmemente que la Tierra era esférica, al igual que la forma de los cielos, pero más pequeña, ya que una Tierra cuadrada obstaculizaría el movimiento de los cielos y los cuerpos celestes en su estimación. [116] El Ge zhi cao del siglo XVIIEl tratado también usó la misma terminología para describir la forma de la Tierra que el erudito Han del Este Zhang Heng (78-139 d.C.) había usado para describir la forma del Sol y la Luna (es decir, que el primero era tan redondo como una bala de ballesta , y este último tenía forma de bola). [117]

Medición y representación [ editar ]

La geodesia , también llamada geodésica, es la disciplina científica que se ocupa de la medición y representación de la Tierra, su campo gravitacional y los fenómenos geodinámicos ( movimiento polar , mareas terrestres y movimiento de la corteza) en un espacio tridimensional que varía en el tiempo.

La geodesia se ocupa principalmente del posicionamiento y el campo de gravedad y los aspectos geométricos de sus variaciones temporales, aunque también puede incluir el estudio del campo magnético de la Tierra . Especialmente en el mundo de habla alemana , la geodesia se divide en geomensuration ("Erdmessung" o "höhere Geodäsie"), que se ocupa de medir la Tierra a escala global, y topografía ("Ingenieurgeodäsie"), que se ocupa de medir partes de la superficie.

La forma de la Tierra se puede pensar de al menos dos formas;

  • como la forma del geoide , el nivel medio del mar del océano mundial; o
  • como la forma de la superficie terrestre de la Tierra cuando se eleva y cae por debajo del mar.

A medida que la ciencia de la geodesia midió la Tierra con mayor precisión, se descubrió que la forma del geoide no era una esfera perfecta, sino que se aproximaba a un esferoide achatado , un tipo específico de elipsoide . Las mediciones más recientes han medido el geoide con una precisión sin precedentes, revelando concentraciones de masa debajo de la superficie de la Tierra.

Ver también [ editar ]

  • Esfera celestial
  • Esferas celestes
  • Radio de la tierra
  • Tierra plana
  • Distancia geográfica
  • Mito de la Tierra plana
  • Geodesia física
  • Terra Australis
  • WGS 84

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

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  • Isaac Asimov (1972). ¿Cómo descubrimos que la Tierra es redonda? . Nueva York, Walker. ISBN 978-0802761217.

Enlaces externos [ editar ]

  • ¿Dices que la tierra es redonda? Pruébalo (de The Straight Dope )
  • NASA - La mayoría de los cambios en la forma de la Tierra se deben a cambios en el clima
  • La Tierra Redonda y Cristóbal Colón , sitio web educativo
  • Las 10 mejores formas de saber que la Tierra no es plana , sitio de educación científica