La forma aproximadamente esférica de la Tierra se puede evidenciar empíricamente mediante muchos tipos diferentes de observación , que van desde el nivel del suelo, el vuelo o la órbita. La forma esférica causa una serie de efectos y fenómenos que combinados refutan las creencias de la Tierra plana . Estos incluyen la visibilidad de objetos distantes en la superficie de la Tierra; eclipses lunares; apariencia de la Luna; observación del cielo desde cierta altitud; observación de ciertas estrellas fijas desde diferentes ubicaciones; observación del Sol; navegación en la superficie; distorsión de la cuadrícula en una superficie esférica; sistemas meteorológicos; gravedad; y tecnología moderna.
En una Tierra completamente plana sin obstrucciones (montañas, colinas, valles o volcanes), el propio suelo nunca ocultaría los objetos distantes. Una superficie esférica tiene un horizonte que está más cerca cuando se observa desde una altitud menor. [1] En teoría, una persona parada en la superficie con los ojos a 1,8 metros (5 pies 11 pulgadas) sobre el suelo puede ver el suelo hasta aproximadamente 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. [2]
Este fenómeno permite confirmar de algún modo 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 dicha superficie es lo suficientemente grande, la curvatura constante demostraría que la Tierra es esférica. En la práctica, este método no es fiable debido a las variaciones en la refracción atmosférica , que es la medida en que la atmósfera curva la luz que viaja a través de ella. La refracción puede dar la impresión de que la superficie de la Tierra es plana, curvada más convexa de lo que es, o incluso que es cóncava (esto es lo que ocurrió en varias pruebas del experimento del Nivel de Bedford ).
El fenómeno de la curvatura atmosférica variable se puede observar cuando los objetos distantes parecen estar rotos en pedazos o incluso al revés. Esto se ve a menudo al atardecer, cuando la forma del Sol se distorsiona, pero también se ha fotografiado que les sucede a los barcos y ha hecho que la ciudad de Chicago aparezca normal, al revés y rota en pedazos desde el otro lado del lago Michigan (desde donde normalmente está por debajo del horizonte). [3] [4]
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 sobre grandes masas de agua (como el océano) desaparecen en el horizonte progresivamente, 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. Del mismo modo, 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. [5] En ciertos lugares, la curvatura es visible a través de objetos fijos. Esto incluye el Lake Pontchartrain Causeway de 23 millas (37 km) visible desde un hotel de Metairie , y las 85 torres que sostienen 15 millas (24 km) de líneas eléctricas sobre el lago Pontchartrain , visibles desde el puente Bonnet Carré Spillway de la I-10 . [6] [7]
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 (rozándola 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. [8]
El efecto podría ser producido por un disco que siempre mira de frente a la Luna durante el eclipse, pero esto es incompatible con el hecho de que la Luna rara vez está directamente sobre la cabeza durante un eclipse. En cada eclipse, la superficie local de la Tierra apunta en una dirección diferente. La sombra de un disco sostenido en un ángulo es un óvalo , no un círculo como se ve durante el eclipse. La idea de que la Tierra es 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.
El bloqueo de marea de la Luna con la Tierra hace que la Luna siempre muestre solo un lado a 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 frontal" idéntico para todos. Si la Tierra fuera plana, con la Luna girando a su alrededor bloqueado por marea, entonces la Luna se vería simultáneamente en todos los lugares de la Tierra a la vez, pero su tamaño aparente, la porción que mira hacia el observador y la orientación del lado que mira cambiarían gradualmente para cada observador a medida que su posición se moviera a través del cielo durante el transcurso de la noche. [9]
En una Tierra perfectamente esférica, sin tener en cuenta las obstrucciones y la refracción atmosférica, su superficie bloquea casi la mitad del cielo para un observador cercano a la superficie (véase el horizonte ). Al 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 lejos. Este efecto de la geometría significa que, cuando se ve desde una montaña alta, el suelo plano o el océano bloquean menos de un hemisferio del cielo. Con la presunción de una Tierra esférica, una expedición comisionada por el califa al-Ma'mun utilizó este hecho para calcular la circunferencia de la Tierra con un margen de 7.920 kilómetros (4.920 millas) del valor correcto de alrededor de 40.000 kilómetros (25.000 millas), y posiblemente con una precisión de hasta 180 kilómetros (110 millas). [10]
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 cerca del borde de una Tierra plana en comparación con una montaña en el medio de una Tierra plana, pero esto no se observa. Los estudios realizados en toda la Tierra muestran que su forma es en todas partes localmente convexa, lo que confirma que está muy cerca de ser esférica.
Las estrellas fijas , como por ejemplo la Estrella Polar (Polaris), se pueden medir muy lejos mediante mediciones de paralaje diurno . Estas mediciones no muestran cambios en la posición de las estrellas. A diferencia del Sol, la Luna y los planetas, no cambian de posición unas con respecto a otras a lo largo de la vida humana; las formas de las constelaciones son constantes. Esto las convierte en una referencia conveniente para determinar la forma de la Tierra. Si se añaden mediciones de distancia en el suelo, se puede calcular el tamaño de la Tierra.
El hecho de que desde distintos puntos de la Tierra se puedan ver distintas estrellas ya se había observado en la antigüedad. Aristóteles escribió que desde Egipto se pueden ver algunas estrellas que no se pueden ver desde Europa. [5] Esto no sería posible si la Tierra fuera plana. [1]
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 la geometría, las dos altitudes junto con la distancia entre las dos ubicaciones permiten un cálculo del tamaño de la Tierra. Usando observaciones de la estrella Canopus en Rodas (en Grecia) y Alejandría (en Egipto) y la distancia entre ellas, el filósofo griego antiguo Posidonio usó esta técnica para calcular la circunferencia del planeta con un margen de error de quizás un 4% del valor correcto. Los equivalentes modernos de sus unidades de medida no se conocen con precisión, por lo que no está claro cuán precisa fue su medición.
El astrónomo musulmán español Ibn Rushd fue a Marrakech (en Marruecos) para observar la misma estrella en 1153, ya que era invisible en su Córdoba natal , Al-Ándalus . Utilizó la diferente visibilidad en distintas latitudes para argumentar que la Tierra es redonda, siguiendo el argumento de Aristóteles . [11]
El Polo Norte está en continua oscuridad durante seis meses al año. La estrella Polaris (la "Estrella del Norte") está casi directamente sobre la cabeza 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 continua oscuridad, con la luz del Sol ocultando las estrellas . Este fenómeno, y sus efectos análogos en el Polo Sur, son lo que define 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 , durante los seis meses de noche continua, se puede ver un conjunto completamente diferente de constelaciones, entre ellas 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 que se encuentra directamente sobre nuestras cabezas.
Desde cualquier punto del ecuador , todas las estrellas visibles en cualquier lugar de la Tierra ese día son visibles en algún momento del año, ya que el cielo gira alrededor de una línea trazada desde el norte hasta el sur. Si se mira 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.
La dirección a la que se orienta 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 oculta partes ligeramente diferentes del cielo de un día para otro, pero a lo largo de todo el año forma una cúpula de 280° (360° - 80°). Así, por ejemplo, tanto Orión como la Osa Mayor son visibles durante al menos una parte del año.
La realización de observaciones estelares desde un conjunto representativo de puntos a lo largo de la Tierra, combinada con el conocimiento de la distancia más corta sobre el terreno entre dos puntos dados, hace que una esfera aproximada sea la única forma posible para la Tierra.
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 a la misma hora. Con una Tierra esférica, la mitad del planeta es de día en un momento dado y la otra mitad experimenta la noche. Cuando un lugar determinado en la Tierra esférica está bajo la luz del sol, su antípoda (el lugar 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 a diferentes horas 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 conjeturadores 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. [12] [13] Esta conjetura no es consistente con la observación: al amanecer y al atardecer, un Sol con foco estaría en el cielo al menos un poco, en lugar de en el horizonte, donde siempre se lo observa realmente. Un Sol con foco 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 ubicaciones muy distantes entre sí solo son consistentes con una geometría donde el Sol está muy lejos y se lo ve desde la mitad diurna de una Tierra esférica. Estos dos fenómenos están relacionados: un Sol con foco a baja altitud pasaría la mayor parte del día cerca del horizonte para la mayoría de las ubicaciones de la Tierra, que no se observa, sino que sale y se pone bastante cerca del horizonte. Un Sol situado a gran altitud pasaría la mayor parte del día lejos del horizonte, pero saldría y se pondría bastante lejos de este, lo que tampoco se observa.
En una Tierra plana con un Sol omnidireccional, todos los lugares experimentarían la misma cantidad de luz solar todos los días y todos los lugares tendrían luz solar al mismo tiempo. La duración real del día varía considerablemente: en los lugares más cercanos a los polos, los días son muy largos en verano y muy cortos en invierno, y el verano en el norte coincide con el invierno en el 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 del día durante al menos un día al año. Ambos polos reciben luz solar durante 6 meses y oscuridad durante 6 meses, en momentos opuestos.
El movimiento de la luz del día entre los hemisferios norte y sur se produce 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° con respecto al óvalo que describe su órbita alrededor del Sol. La Tierra siempre apunta en la misma dirección cuando 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, lo que lo mantiene a la luz del día todo el tiempo porque el Sol ilumina la mitad de la Tierra que está frente a él (y el Polo Norte siempre está en esa mitad debido a la inclinación). Durante 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 la cabeza al mediodía, excepto alrededor de los equinoccios de marzo y septiembre , cuando un punto en el ecuador apunta directamente al Sol.
La duración del día varía porque, a medida que la Tierra gira, algunos lugares (cerca de los polos) pasan sólo por una pequeña curva cerca de la parte superior o inferior de la mitad de la luz solar; otros lugares (cerca del ecuador) recorren curvas mucho más largas a través de la mitad. En lugares justo fuera de los círculos polares, existen las llamadas "noches blancas" en pleno verano, en las que el sol nunca está más de unos pocos grados por debajo del horizonte en junio, de modo que persiste un crepúsculo brillante desde el atardecer hasta el amanecer. En Rusia, San Petersburgo utiliza este fenómeno en su marketing turístico. [14]
En latitudes más altas (cerca de los polos) se observan crepúsculos más largos debido a un ángulo más superficial 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 respecto al 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 está iluminada durante un tiempo antes del amanecer y después del atardecer, que se observan a nivel del suelo, porque el Sol todavía es visible desde altitudes más altas.
La conjetura del "sol foco" tampoco es coherente con esta observación, ya que el aire no puede iluminarse sin que el suelo debajo de él también lo esté (excepto las sombras de las montañas, rascacielos y otros obstáculos de la superficie).
Es posible ver las ventanas iluminadas por el sol de los edificios altos cercanos desde el nivel del suelo unos minutos antes de ver salir el sol o después de ver la puesta del sol. En una masa terrestre plana y no curva, solo tomaría segundos, debido a la proporción minúscula (compare ~45 metros / 150 pies de un edificio de 14 pisos con las distancias intercontinentales). Si un fenómeno de este tipo fuera causado por una propiedad prismática de la atmósfera en un mundo plano, con una fuente de luz relativamente pequeña girando alrededor de la Tierra (como en los mapas de la Tierra plana de fecha posterior al siglo XIX ), estaría en contradicción con la capacidad de uno para ver un panorama adecuado del cielo estrellado en un momento de la noche, en lugar de un pequeño pero distorsionado, "estirado" parche de él. [ cita requerida ] Del mismo modo, la cima de una montaña está iluminada antes del amanecer y después del atardecer, al igual que las nubes.
En terreno llano, la diferencia de distancia al horizonte entre estar tumbado y de pie es lo suficientemente grande como para poder ver la puesta del sol dos veces levantándose rápidamente inmediatamente después de verla por primera vez tumbado. Esto también se puede hacer con una plataforma de trabajo aérea [15] o con un ascensor rápido. [16] En una Tierra plana o en un segmento plano significativamente grande, no sería posible volver a ver el sol (a menos que uno se parara cerca del borde más cercano al sol) debido a una sombra solar que se mueve mucho más rápido. [5]
En la antigüedad, el "mediodía" se consideraba el momento del día en que el Sol se encontraba en su punto más alto en el cielo, y el resto de las horas del día se medían en función de ese momento. 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 como la duración del día cambiaba con la estación, también cambiaba la duración de las horas. Los relojes de sol que definían que las horas siempre tenían la misma duración aparecieron en el Renacimiento . En Europa occidental, en la Edad Media se utilizaban torres de reloj y relojes con sonería para mantener informadas a las personas cercanas 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 para aquellas que están directamente al norte o al sur una de la otra. Esto significa que los relojes de diferentes ciudades podrían estar desfasados entre sí por minutos u horas. A medida que los relojes se volvieron más precisos y la industrialización hizo que el control del tiempo fuera más importante, las ciudades cambiaron a la hora solar media , que ignora las variaciones menores en el momento del mediodía solar local a lo largo del año, debido a la naturaleza elíptica de la órbita de la Tierra y su inclinación.
Las diferencias horarias entre ciudades no fueron un problema hasta la llegada del ferrocarril en el siglo XIX, que hizo que los viajes entre ciudades distantes fueran mucho más rápidos que a pie o a caballo y también requirió que los pasajeros se presentaran a horas específicas para alcanzar sus trenes deseados. En el Reino Unido , los ferrocarriles cambiaron gradualmente a la hora media de Greenwich (fijada a partir de la hora local en el observatorio de Greenwich en Londres), seguida 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 en la hora estándar de ese ferrocarril (generalmente la hora local en la sede del ferrocarril) y finalmente en cuatro zonas horarias estándar compartidas por todos los ferrocarriles, donde las zonas vecinas diferían exactamente en una hora. Al principio, la hora del ferrocarril se sincronizaba mediante cronómetros portátiles y luego más tarde mediante señales telegráficas y de radio .
San Francisco [17] está a 122,41°O de longitud y Richmond, Virginia , [18] está a 77,46°O de longitud. Ambas están a unos 37,6°N de latitud (±0,2°). La diferencia de aproximadamente 45° de longitud se traduce en unos 180 minutos, o 3 horas, de tiempo entre las puestas de sol en las dos ciudades, por ejemplo. San Francisco está en la zona horaria del Pacífico y Richmond está en la zona horaria del Este , que están separadas por tres horas, por lo que los relojes locales de cada ciudad muestran que el Sol se pone aproximadamente a la misma hora cuando se utiliza la zona horaria local. Pero una llamada telefónica desde Richmond a San Francisco al atardecer revelará que todavía quedan tres horas de luz solar en California.
Partiendo de la base de que el Sol está muy lejos, el geógrafo griego Eratóstenes realizó un experimento en el que utilizó las diferencias en el ángulo observado del Sol desde dos lugares diferentes para calcular la circunferencia de la Tierra. Aunque no se disponía de telecomunicaciones modernas ni de cronometraje, pudo asegurarse de que las mediciones se realizaran al mismo tiempo al tomarlas cuando el Sol estaba en su punto más alto en el cielo (mediodía local) en ambos lugares. Utilizando suposiciones ligeramente inexactas sobre las ubicaciones de dos ciudades, llegó a un resultado con una desviación del 15 % del valor correcto. Aunque sus resultados podrían ser teóricamente compatibles con una Tierra plana si se supone que los rayos de luz del Sol no son paralelos, muchas personas han repetido el experimento con tres o más puntos de datos y han encontrado resultados que apoyan inequívocamente el modelo del globo.
En un día determinado, si muchas ciudades diferentes miden el ángulo del Sol al mediodía local, los datos resultantes, al combinarse con las distancias conocidas entre las 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 primavera). Esto es consistente con muchas formas redondeadas, incluida una esfera, y es inconsistente con una forma plana.
Algunos sostienen que este experimento supone un Sol muy distante, de modo que los rayos incidentes son esencialmente paralelos, y si se supone una Tierra plana, los ángulos medidos pueden permitir calcular la distancia al Sol, que debe ser lo suficientemente pequeña como para que sus rayos incidentes no sean muy paralelos. [19] Sin embargo, si se incluyen en el experimento 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 junto a 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 alejado si la Tierra es plana. Debido a que estos resultados son contradictorios, la superficie de la Tierra no puede ser plana; los datos, en cambio, son consistentes con una Tierra casi esférica y un Sol que está muy lejos en comparación con el diámetro de la Tierra.
La primera circunnavegación de la Tierra realizada por la expedición de Magallanes perdió un día, [20] confirmado por circunnavegaciones posteriores, que finalmente llevaron a la creación de la Línea Internacional de Cambio de Fecha .
La forma más corta de viajar entre dos puntos distantes es mediante la navegación de círculo máximo , como la conocían los navegantes oceánicos desde hace algún tiempo. Esta ruta se muestra como curva en cualquier mapa, excepto en uno que utilice una proyección gnomónica . Las ondas de radio también siguen un círculo máximo, por lo que las armadas han producido mapas que utilizan la proyección gnomónica para su uso en la radiogoniometría para localizar buques de guerra enemigos. [21]
Desde el siglo XVI, muchas personas han navegado o volado alrededor de la Tierra en todas direcciones, y ninguna ha descubierto un borde o una barrera impenetrable. (Véase Exploración del Ártico e Historia de la Antártida ).
Algunas conjeturas de la Tierra plana que proponen que la Tierra es un disco centrado en el polo norte conciben la Antártida como una pared de hielo impenetrable que rodea el planeta y oculta todos sus bordes. [22] Este modelo de disco explica la circunnavegación de este a oeste simplemente como un movimiento alrededor del disco en un círculo. (Las trayectorias de este a oeste forman un círculo tanto en la geometría del disco como en la esférica). Es posible en este modelo atravesar el Polo Norte, pero no sería posible realizar una circunnavegación que incluya el Polo Sur (que, según postula, no existe).
El Círculo Polar Ártico tiene una longitud de aproximadamente 16.000 km (9.900 mi), al igual que el Círculo Antártico. [23] Para tener en cuenta la forma de la Tierra, se define una "circunnavegación verdadera" de la Tierra como una longitud de aproximadamente 2,5 veces más larga, incluido el cruce del ecuador, de aproximadamente 40.000 km (25.000 mi). [24] En el modelo de la Tierra plana, las proporciones requerirían que el Círculo Antártico tuviera 2,5 veces la longitud de la circunnavegación, o 2,5 × 2,5 = 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 la totalidad de la Tierra, sino en realidad un continente con forma de disco más pequeño que Sudamérica 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 Sudamérica hasta Australia de lo que sería posible en un disco.
La primera travesía terrestre de toda la Antártida fue la Expedición Transantártica de la Commonwealth entre 1955 y 1958, y desde entonces muchos aviones de exploración han pasado sobre el continente en diversas direcciones. [25]
Un meridiano de longitud es una línea donde el mediodía solar local ocurre a la misma hora cada día. Estas líneas definen "norte" y "sur". 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 meridianas siempre estarían a la misma distancia entre sí: formarían una cuadrícula cuadrada cuando se combinaran con las líneas de latitud. En realidad, las líneas meridianas se alejan más a medida que uno viaja hacia el ecuador, lo que solo es posible en una Tierra redonda. En los lugares donde la tierra se traza en un sistema de cuadrícula, esto causa discontinuidades en la cuadrícula. Por ejemplo, en las áreas del Medio Oeste de los Estados Unidos que utilizan el Sistema de Topografía Pública , las secciones más septentrionales y occidentales de un municipio de topografía 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 curvas donde la cuadrícula no puede seguir líneas completamente rectas. [ cita requerida ] Esta distorsión también afecta la forma en que se pueden unir las fotografías aéreas tomadas sobre grandes áreas.
La proyección de Mercator tiene ejemplos de distorsiones de tamaño.
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Como la Tierra es esférica, los viajes de larga distancia a veces requieren tomar direcciones diferentes a las que se tomarían en una Tierra plana. Un ejemplo sería un avión que viaja 10.000 kilómetros (6.200 millas) en línea recta, hace un giro de 90 grados a la derecha, recorre otros 10.000 kilómetros (6.200 millas), hace otro giro de 90 grados a la derecha y recorre 10.000 kilómetros (6.200 millas) una tercera vez. En una Tierra plana, el avión habría recorrido tres lados de un cuadrado y habría llegado a un punto a unos 10.000 kilómetros (6.200 millas) de donde partió. Pero como la Tierra es esférica, en realidad habría recorrido tres lados de un triángulo y habría regresado 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 un cuarto 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 llegado de regreso al polo norte en un ángulo de 90° con respecto a la trayectoria de partida) a diferencia de lo que ocurre en una superficie plana, donde siempre es exactamente 180°. [26]
Los sistemas meteorológicos de baja presión con vientos internos (como un huracán ) giran en sentido contrario a las agujas del reloj 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 (suponiendo que estén unidos entre sí y que giren en la misma dirección) las mitades norte y sur de la Tierra estén en ángulos opuestos (es decir, el norte está orientado hacia Polaris y el sur está orientado en dirección opuesta).
Las leyes de la gravedad , la química y la física que explican la formación y redondez de la Tierra han sido probadas experimentalmente y se aplican con éxito a muchas tareas de ingeniería.
A partir de estas leyes, se conoce la cantidad de masa que contiene la Tierra, así como el hecho de que un planeta no esférico del tamaño de la Tierra no sería capaz de sostenerse contra su propia gravedad. Un disco del tamaño de la Tierra, por ejemplo, probablemente se agrietaría, se calentaría, se licuaría y volvería a tomar 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, [1] al contrario de lo que se observa en terreno llano (y que causaría grandes problemas con los océanos que fluyen hacia el centro del disco).
Dejando de lado las otras preocupaciones, algunos conjeturadores de la Tierra plana explican la "gravedad" superficial observada proponiendo que la Tierra plana está acelerando constantemente hacia arriba. [13] Tal conjetura también dejaría abierta la explicación de las mareas observadas en los océanos de la Tierra, que se explican convencionalmente por la gravedad ejercida por el Sol y la Luna. La Tierra también se acercaría rápidamente a la velocidad de la luz en este escenario porque la atracción de la gravedad aumentaría en -9,8 m/s cada segundo (ya que la fórmula para la aceleración gravitacional se mide en m/s 2 ).
Las observaciones de los péndulos de Foucault , populares en los museos de ciencia de todo el mundo, demuestran que el mundo es esférico y que gira (no que las estrellas giran a su alrededor).
Las matemáticas de la navegación con satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) presuponen que se mueven en órbitas conocidas alrededor de una superficie aproximadamente esférica. La precisión de la navegación GPS a la hora de determinar la latitud y la longitud y la forma en que estos números se asignan a las ubicaciones sobre el terreno demuestran que estas suposiciones son correctas. Lo mismo es válido para el sistema operativo GLONASS administrado por Rusia, el sistema europeo Galileo en desarrollo , el sistema chino BeiDou y el sistema de navegación por satélite regional de la India .
Los satélites, incluidos los de comunicaciones que se utilizan para la televisión, el teléfono y las conexiones a Internet, no permanecerían en órbita si la teoría moderna de la gravitación no fuera correcta. Los detalles de qué satélites son visibles desde qué lugares del suelo y en qué momentos demuestran que la Tierra tiene una forma aproximadamente esférica.
Los transmisores de radio se montan en torres altas porque generalmente dependen de la propagación de línea de visión . La distancia al horizonte es mayor a mayor altitud, por lo que montarlos más alto aumenta significativamente el área que pueden servir. [27] Algunas señales se pueden transmitir a distancias mucho mayores, pero solo si están en frecuencias en las que pueden usar la propagación de ondas terrestres , la propagación troposférica , la dispersión troposférica o la propagación ionosférica para reflejar o refractar señales alrededor de la curva de la Tierra.
Las monturas ecuatoriales permiten a los astrónomos apuntar los telescopios al mismo objeto celeste durante períodos más largos, compensando al mismo tiempo la rotación de la Tierra de una manera sencilla. El eje de una montura ecuatorial es paralelo a la superficie de la Tierra cuando se observan estrellas en el ecuador de la Tierra, pero perpendicular a ella cuando se observa desde uno de los polos de la Tierra. Las monturas ecuatoriales se desarrollaron específicamente para una Tierra esférica y giratoria. Si la Tierra fuera plana, una montura ecuatorial no tendría sentido.
El diseño de algunas estructuras de gran tamaño debe tener en cuenta la forma de la Tierra. Por ejemplo, las torres del puente Humber , aunque ambas están en posición vertical con respecto a la gravedad, están 36 mm (1,4 pulgadas) más separadas en la parte superior que en la inferior debido a la curvatura de la Tierra. [28]
Las personas que vuelan a gran altura en aviones o que saltan en paracaídas desde globos aerostáticos pueden ver claramente la curvatura de la Tierra. [29] Los aviones que vuelan a baja altura y los aviones comerciales no necesariamente vuelan lo suficientemente alto como para que esto sea obvio, especialmente cuando las ventanas de los pasajeros estrechan el campo de visión o las nubes o el terreno reducen la altura efectiva desde la superficie visible. [30] [31] Intentar medir la curvatura del horizonte tomando una fotografía es complicado por el hecho de que tanto las ventanas como las lentes de la cámara 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.
Las fotografías del suelo tomadas desde aviones sobre un área lo suficientemente grande tampoco encajan perfectamente en una superficie plana, pero sí en una superficie aproximadamente esférica. Las fotografías aéreas de áreas grandes deben corregirse para tener en cuenta la curvatura. [32]
Se han tomado muchas fotografías de la totalidad de la Tierra mediante satélites lanzados por diversos gobiernos y organizaciones privadas. Desde órbitas altas, desde donde se puede ver la mitad del planeta a la vez, es claramente esférico. La única forma de unir todas las fotografías tomadas del suelo desde órbitas inferiores de modo que todas las características de la superficie se alineen perfectamente y sin distorsión es colocarlas sobre una superficie aproximadamente esférica.
Los astronautas en órbita baja terrestre pueden ver personalmente la curvatura del planeta y recorrer todo el trayecto varias veces al día. Los astronautas que viajaron a la Luna han visto toda la mitad que mira hacia la Luna de una sola vez y pueden observar cómo la esfera gira una vez al día (aproximadamente; la Luna también se mueve con respecto a la Tierra).
Cuando el avión supersónico Concorde despegó de Londres poco después de la puesta del sol y voló hacia el oeste, rumbo a Nueva York, superó el movimiento aparente del Sol hacia el oeste, por lo que los pasajeros a bordo observaron cómo el Sol salía por el oeste mientras viajaban. Después de aterrizar en Nueva York, los pasajeros vieron una segunda puesta de sol en el oeste. [33]
Como la velocidad de la sombra del Sol es menor en las regiones polares (debido al ángulo más pronunciado), incluso un avión subsónico puede alcanzar la puesta de sol cuando vuela en latitudes altas. Un fotógrafo utilizó una ruta aproximadamente circular alrededor del Polo Norte para tomar fotografías de 24 puestas de sol en el mismo período de 24 horas, deteniéndose en el avance hacia el oeste en cada zona horaria para dejar que la sombra del Sol la alcanzara. La superficie de la Tierra gira a 180,17 millas por hora (289,96 km/h) a 80° norte o sur, y a 1.040,4 millas por hora (1.674,4 km/h) en el ecuador. [ cita requerida ]
En el documental Behind the Curve , Bob Knodel utiliza un giroscopio láser de anillo para intentar demostrar que la Tierra no gira. Los resultados mostraron, en cambio, una desviación de 15 grados por hora, debido a la rotación de la Tierra. [34] [35] [36] [37]