Terra Esférica - Spherical Earth

O Erdapfel , o mais antigo globo terrestre sobrevivente (1492/1493)
Representação artística medieval de uma Terra esférica - com compartimentos que representam a terra , o ar e a água (c. 1400)

Terra esférica ou curvatura da Terra refere-se à aproximação da figura da Terra como uma esfera . A mais antiga menção documentada do conceito data de cerca do século 5 aC, quando aparece nos escritos dos filósofos gregos . No século 3 aC, a astronomia helenística estabeleceu a forma aproximadamente esférica da Terra como um fato físico e calculou a circunferência da Terra . Este conhecimento foi gradualmente adotado em todo o Velho Mundo durante a Antiguidade Tardia e a Idade Média . Uma demonstração prática da esfericidade da Terra foi atingida por Fernão de Magalhães e Juan Sebastián Elcano de circum-navegação (1519-1522).

O conceito de uma Terra esférica substituiu as crenças anteriores em uma Terra plana : na mitologia mesopotâmica inicial , o mundo era retratado como um disco plano flutuando no oceano com uma cúpula celeste hemisférica acima, e isso forma a premissa para os primeiros mapas mundiais como aqueles de Anaximandro e Hecateus de Mileto . Outras especulações sobre a forma da Terra incluem um zigurate de sete camadas ou montanha cósmica , mencionada no Avesta e nos antigos escritos persas (ver sete climas ).

A compreensão de que a figura da Terra é descrita com mais precisão como um elipsóide data do século 17, conforme descrito por Isaac Newton em Principia . No início do século 19, o achatamento do elipsóide terrestre foi determinado como sendo da ordem de 1/300 ( Delambre , Everest ). O valor moderno, conforme determinado pelo US DoD World Geodetic System desde 1960, é próximo a 1 / 298,25.

Causa

A Terra é massiva o suficiente para que a atração da gravidade mantenha sua forma quase esférica. A maior parte de seu desvio em relação ao esférico origina-se da força centrífuga causada pela rotação em torno de seu eixo norte-sul. Essa força deforma a esfera em um elipsóide achatado .

Formação

O Sistema Solar formou-se a partir de uma nuvem de poeira que era pelo menos parcialmente o remanescente de uma ou mais supernovas que criaram elementos pesados ​​por nucleossíntese . Grãos de matéria acumulados por meio de interação eletrostática. À medida que cresciam em massa, a gravidade assumia o controle, reunindo ainda mais massa, liberando a energia potencial de suas colisões e caindo na forma de calor . O disco protoplanetário também tinha uma proporção maior de elementos radioativos do que a Terra hoje porque, com o tempo, esses elementos se deterioraram. Sua decadência aqueceu ainda mais a Terra primitiva e continua a contribuir para o orçamento de calor interno da Terra . A Terra primitiva era, portanto, principalmente líquida.

Uma esfera é a única forma estável para um líquido não rotativo e auto-atrativa gravitacionalmente. A aceleração externa causada pela rotação da Terra é maior no equador do que nos pólos (onde é zero), então a esfera é deformada em um elipsóide , que representa a forma com a menor energia potencial para um corpo fluido em rotação. Este elipsóide é ligeiramente mais largo ao redor do equador do que seria uma esfera perfeita. A forma da Terra também é ligeiramente irregular porque é composta de diferentes materiais de diferentes densidades que exercem quantidades ligeiramente diferentes de força gravitacional por volume.

A liquidez de um planeta quente recém-formado permite que os elementos mais pesados ​​afundem até o meio e força os elementos mais leves para mais perto da superfície, um processo conhecido como diferenciação planetária . Este evento é conhecido como a catástrofe do ferro ; os elementos mais pesados ​​mais abundantes eram o ferro e o níquel , que agora formam o núcleo da Terra .

Alterações e efeitos posteriores da forma

Embora as rochas da superfície da Terra tenham esfriado o suficiente para se solidificar, o núcleo externo do planeta ainda está quente o suficiente para permanecer líquido. A energia ainda está sendo liberada; a atividade vulcânica e tectônica empurrou as rochas para colinas e montanhas e as expulsou das caldeiras . Os meteoros também criam crateras de impacto e cristas circundantes. No entanto, se a liberação de energia desses processos parar, eles tendem a se desgastar com o tempo e retornar à curva de energia potencial mais baixa do elipsóide. O clima movido por energia solar também pode mover água, rochas e solo para tornar a Terra ligeiramente arredondada.

A Terra ondula conforme a forma de sua energia potencial mais baixa muda diariamente devido à gravidade do Sol e da Lua conforme eles se movem em relação à Terra. É isso que causa as marés nas águas dos oceanos , que podem fluir livremente ao longo do potencial de mudança.

Efeitos e evidências empíricas

A forma quase esférica da Terra pode ser confirmada por muitos tipos diferentes de observação ao nível do solo, aeronaves e espaçonaves. A forma causa uma série de fenômenos que uma Terra plana não causaria. Alguns desses fenômenos e observações seriam possíveis em outras formas, como um disco curvo ou toro , mas nenhuma outra forma explicaria todos eles.

Visibilidade de objetos distantes na superfície da Terra

Gráficos de distâncias ao horizonte verdadeiro na Terra para uma dada altura h . s está ao longo da superfície da Terra, d é a distância em linha reta e ~ d é a distância em linha reta aproximada assumindo h << o raio da Terra, 6371 km. Na imagem SVG , passe o mouse sobre um gráfico para destacá-lo.

Em uma Terra plana sem obstruções, o próprio solo nunca obscureceria objetos distantes; seria possível ver todo o caminho até a extremidade do mundo. Uma superfície esférica tem um horizonte que fica mais próximo quando visto de uma altitude mais baixa. Em teoria, uma pessoa que está na superfície com olhos a 1,8 metros (5 pés 11 pol.) Acima do solo pode ver o solo até cerca de 4,79 quilômetros (2,98 mi) de distância, mas uma pessoa no topo da Torre Eiffel a 273 metros (896 pés) pode ver o solo a cerca de 58,98 quilômetros (36,65 milhas) de distância.

Este fenômeno permite uma forma de confirmar que a superfície da Terra é localmente convexa: Se o grau de curvatura for determinado como o mesmo em toda a superfície da Terra, e essa superfície for determinada como grande o suficiente, a curvatura constante mostrará que a Terra é esférica . Na prática, esse método não é confiável por causa das variações na refração atmosférica , que é o quanto a atmosfera dobra a luz que viaja através dela. A refração pode dar a impressão de que a superfície da Terra é plana, curvada de forma mais convexa do que é, ou mesmo que é côncava (foi o que aconteceu em vários testes do experimento do Nível de Bedford ).

O fenômeno da curvatura atmosférica variável pode ser visto quando objetos distantes parecem estar quebrados em pedaços ou mesmo virados de cabeça para baixo. Isso é frequentemente visto ao pôr do sol, quando a forma do Sol está distorcida, mas também foi fotografado acontecendo com navios e fez com que a cidade de Chicago aparecesse normalmente, de cabeça para baixo e quebrada em pedaços do Lago Michigan (de onde ela está normalmente abaixo do horizonte).

Quando a atmosfera está relativamente bem misturada, os efeitos visuais geralmente esperados de uma Terra esférica podem ser observados. Por exemplo, navios que viajam em grandes corpos d'água (como o oceano) desaparecem progressivamente no horizonte, de modo que a parte mais alta do navio ainda pode ser vista mesmo quando as partes mais baixas não podem, proporcional à distância do observador. Da mesma forma, nos dias dos navios à vela, o marinheiro subia no mastro para ver mais longe. O mesmo é verdadeiro para o litoral ou montanha quando visto de um navio ou através de um grande lago ou terreno plano.

Eclipses lunares

A sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar é sempre um círculo escuro que se move de um lado da Lua para o outro (roçando parcialmente durante um eclipse parcial). A única forma que projeta uma sombra redonda, independentemente da direção em que está apontada, é uma esfera, e os antigos gregos deduziram que isso deve significar que a Terra é esférica.

O efeito poderia ser produzido por um disco que sempre fica de frente para a Lua durante o eclipse, mas isso é inconsistente com o fato de que a Lua raramente está diretamente acima de sua cabeça durante um eclipse. Para cada eclipse, a superfície local da Terra é apontada em uma direção diferente. A sombra de um disco inclinado é oval , não um círculo como é visto durante o eclipse. A ideia da Terra ser um disco também é inconsistente com o fato de que um determinado eclipse lunar só é visível da metade da Terra de cada vez.

Aparência da Lua

A Lua travou maré na Terra (esquerda) e como seria sem maré (direita)

O bloqueio de maré da Lua com a Terra resulta na Lua sempre mostrando apenas um lado da Terra (veja a imagem animada). Se a Terra fosse plana, com a Lua pairando acima dela, a porção da superfície da Lua visível para as pessoas na Terra variaria de acordo com a localização na Terra, em vez de mostrar um "lado da face" idêntico para todos. Se a Terra fosse plana, com a Lua girando em torno dela travada pelas marés, a Lua seria vista simultaneamente em todos os lugares da Terra ao mesmo tempo, mas seu tamanho aparente, a porção voltada para o observador e a orientação do lado voltada para o lado mudaria gradualmente para cada visualizador conforme sua posição se movia no céu ao longo da noite.

Observação das estrelas

Em uma Terra perfeitamente esférica, sem considerar obstruções e refração atmosférica, sua superfície bloqueia metade do céu para um observador próximo à superfície. Afastar-se da superfície da Terra significa que o solo bloqueia cada vez menos o céu. Por exemplo, quando vista da Lua, a Terra bloqueia apenas uma pequena parte do céu porque está muito distante. Este efeito da geometria significa que, quando visto de uma montanha alta, um solo plano ou oceano bloqueia a menos de 180 ° do céu. Com a presunção de uma Terra esférica, uma expedição encomendada pelo califa al-Ma'mun usou esse fato para calcular a circunferência da Terra em 7.920 quilômetros (4.920 mi) do valor correto de cerca de 40.000 quilômetros (25.000 mi), e possivelmente com a mesma precisão como 180 quilômetros (110 mi). A taxa de mudança no ângulo bloqueado pela Terra à medida que a altitude aumenta seria diferente para um disco e para uma esfera. A quantidade de superfície bloqueada seria diferente para uma montanha próxima à borda de uma Terra plana em comparação com uma montanha no meio de uma Terra plana, mas isso não é observado. Levantamentos de toda a Terra mostram que sua forma é localmente convexa em todos os lugares, confirmando que é muito próxima de esférica.

Observação de certas estrelas fixas de diferentes locais

As estrelas fixas pode ser demonstrado ser muito longe por paralaxe diurna medições. Essas medições não mostram mudanças nas posições das estrelas. Ao contrário do Sol, da Lua e dos planetas, eles não mudam de posição uns com os outros durante a vida humana; as formas das constelações são constantes. Isso os torna um pano de fundo de referência conveniente para determinar a forma da Terra. Adicionar medidas de distância no solo permite o cálculo do tamanho da Terra.

O fato de que diferentes estrelas são visíveis em diferentes locais da Terra foi notado nos tempos antigos. Aristóteles escreveu que algumas estrelas são visíveis do Egito que não são visíveis da Europa. Isso não seria possível se a Terra fosse plana.

Uma estrela tem uma altitude acima do horizonte para um observador se a estrela for visível. Observar a mesma estrela ao mesmo tempo de duas latitudes diferentes dá duas altitudes diferentes. Usando a geometria, as duas altitudes, juntamente com a distância entre os dois locais, permitem um cálculo do tamanho da Terra. Usando observações em Rodes (na Grécia) e Alexandria (no Egito) e a distância entre elas, o filósofo grego antigo Posidonius usou essa técnica para calcular a circunferência do planeta talvez dentro de 4% do valor correto. Equivalentes modernos de suas unidades de medida não são conhecidos com precisão, então não está claro o quão precisa era sua medição.

Observação de constelações nos hemisférios Norte e Sul em diferentes estações

O fato de as estrelas visíveis dos pólos norte e sul não se sobreporem deve significar que os dois pontos de observação estão em lados opostos da Terra, o que não é possível se a Terra for um disco unilateral, mas é possível para outras formas (como uma esfera, mas também qualquer outra forma convexa como um donut ou haltere).

O Pólo Norte fica em noite contínua durante seis meses do ano. O mesmo hemisfério de estrelas (uma visão de 180 °) é sempre visível enquanto está escuro, fazendo uma rotação no sentido anti-horário a cada 24 horas. A estrela Polaris (a "Estrela do Norte") está quase diretamente acima e, portanto, no centro dessa rotação. Algumas das 88 constelações modernas visíveis são Ursa Maior (incluindo a Ursa Maior ), Cassiopeia e Andrômeda . Nos outros seis meses do ano, o Pólo Norte está em contínua luz do dia, com a luz do Sol encobrindo as estrelas . Esse fenômeno e seus efeitos análogos no Pólo Sul são o que define os dois pólos. Mais de 24 horas de luz do dia contínua só podem ocorrer ao norte do Círculo Polar Ártico e ao sul do Círculo Antártico .)

No Pólo Sul , um conjunto completamente diferente de constelações são visíveis durante os seis meses de noite contínua, incluindo Orion , Crux e Centaurus . Este hemisfério de 180 ° de estrelas gira no sentido horário uma vez a cada 24 horas em torno de um ponto diretamente acima, onde não há nenhuma estrela especialmente brilhante.

De qualquer ponto do equador , todas as estrelas visíveis em qualquer lugar da Terra naquele dia são visíveis ao longo da noite enquanto o céu gira em torno de uma linha traçada do norte ao sul. Quando voltado para o leste, as estrelas visíveis do pólo norte estão à esquerda e as estrelas visíveis do pólo sul estão à direita. Isso significa que o equador deve estar voltado para um ângulo de 90 ° dos pólos.

A direção que qualquer ponto intermediário da Terra está enfrentando também pode ser calculada medindo os ângulos das estrelas fixas e determinando quanto do céu é visível. Por exemplo, a cidade de Nova York fica cerca de 40 ° ao norte do equador. O movimento aparente do Sol obscurece partes ligeiramente diferentes do céu de um dia para o outro, mas ao longo do ano inteiro ele vê uma cúpula de 280 ° (360 ° - 80 °). Por exemplo, tanto Orion quanto a Ursa Maior são visíveis durante pelo menos parte do ano.

Fazer observações estelares de um conjunto representativo de pontos em toda a Terra, combinado com o conhecimento da distância mais curta no solo entre dois pontos dados, torna uma esfera aproximada a única forma possível para a Terra.

Observando o Sol

Em uma Terra plana, um Sol que brilha em todas as direções iluminaria toda a superfície ao mesmo tempo, e todos os lugares experimentariam o nascer e o pôr do sol no horizonte quase ao mesmo tempo. Com uma Terra esférica, metade do planeta está à luz do dia em um determinado momento e a outra metade experimenta a noite. Quando um determinado local na Terra esférica está sob a luz do sol, seu antípoda - o local exatamente no lado oposto da Terra - está na escuridão. A forma esférica da Terra faz com que o Sol nasça e se ponha em momentos diferentes em lugares diferentes, e diferentes locais recebem diferentes quantidades de luz solar a cada dia.

Para explicar o dia e a noite, os fusos horários e as estações, alguns teóricos da Terra plana propõem que o Sol não emite luz em todas as direções, mas age mais como um holofote, iluminando apenas parte da Terra plana de cada vez. Esta teoria não é consistente com a observação: ao amanhecer e ao pôr-do-sol, um holofote Sol estaria alto no céu pelo menos um pouco, em vez de no horizonte onde é sempre observado. Um Sol de holofote também apareceria em ângulos diferentes no céu em relação a um terreno plano do que em relação a um terreno curvo. Assumindo que a luz viaja em linhas retas, as medidas reais do ângulo do Sol no céu de locais muito distantes entre si são consistentes apenas com uma geometria onde o Sol está muito longe e é visto da metade do dia de uma Terra esférica. Esses dois fenômenos estão relacionados: Um holofote de baixa altitude Sol passaria a maior parte do dia próximo ao horizonte para a maioria dos locais da Terra, o que não é observado, mas se eleva e se põe bem próximo ao horizonte. Um Sol de grande altitude passaria a maior parte do dia longe do horizonte, mas nascia e se punha bem longe do horizonte, o que também não é observado.

Mudança da duração do dia

Em uma Terra plana com um Sol omnidirecional, todos os lugares teriam a mesma quantidade de luz do dia todos os dias, e todos os lugares teriam luz do dia ao mesmo tempo. A duração real dos dias varia consideravelmente, com os locais mais próximos dos pólos tendo dias muito longos no verão e dias muito curtos no inverno, com o verão do norte acontecendo ao mesmo tempo que o inverno do sul. Locais ao norte do Círculo Polar Ártico e ao sul do Círculo Antártico não recebem luz solar por pelo menos um dia por ano e recebem luz solar 24 horas por dia, pelo menos, um dia por ano. Ambos os pólos experimentam luz solar por 6 meses e escuridão por 6 meses, em momentos opostos.

O movimento da luz do dia entre os hemisférios norte e sul acontece por causa da inclinação axial da Terra. A linha imaginária em torno da qual a Terra gira, que vai entre o Pólo Norte e o Pólo Sul, é inclinada cerca de 23 ° em relação ao oval que descreve sua órbita ao redor do Sol. A Terra sempre aponta na mesma direção em que se move em torno do Sol, então durante metade do ano ( verão no Hemisfério Norte), o Pólo Norte é apontado levemente em direção ao Sol, mantendo-o à luz do dia o tempo todo porque o Sol se ilumina a metade da Terra que está voltada para ele (e o Pólo Norte está sempre nessa metade devido à inclinação). Na outra metade da órbita, o Pólo Sul está ligeiramente inclinado em direção ao Sol, e é inverno no Hemisfério Norte. Isso significa que no equador, o Sol não está diretamente acima ao meio-dia, exceto em torno dos equinócios de março e setembro , quando um ponto no equador está apontado diretamente para o sol.

Duração do dia além dos círculos polares

A duração do dia varia porque, à medida que a Terra gira, alguns lugares (perto dos pólos) passam apenas por uma curta curva perto do topo ou da base da metade da luz solar; outros lugares (perto do equador) viajam ao longo de curvas muito mais longas no meio. Em locais fora dos círculos polares, existem as chamadas "noites brancas" no meio do verão, nas quais o sol nunca está mais do que alguns graus abaixo do horizonte em junho, de forma que um crepúsculo brilhante persiste de um pôr do sol ao nascer do sol. Na Rússia, São Petersburgo usa esse fenômeno em seu marketing turístico.

Duração do crepúsculo

Crepúsculos mais longos são observados em latitudes mais altas (perto dos pólos) devido a um ângulo mais raso do movimento aparente do Sol em comparação com o horizonte. Em uma Terra plana, a sombra do Sol alcançaria a atmosfera superior muito rapidamente, exceto perto da borda mais próxima da Terra, e sempre se posicionaria no mesmo ângulo em relação ao solo (o que não é o que é observado).

A duração do crepúsculo seria muito diferente em uma Terra plana. Em uma Terra redonda, a atmosfera acima do solo é iluminada por um tempo antes do nascer do sol e após o pôr do sol são observados ao nível do solo, porque o Sol ainda é visível de altitudes mais elevadas.

A teoria do "Sol em holofotes" também não é consistente com esta observação, uma vez que o ar não pode ser iluminado sem que o solo abaixo dele também seja iluminado (exceto para sombras de montanhas, elevações e outros obstáculos de superfície).

Observar a luz do sol antes ou depois de ver o sol

É possível ver janelas iluminadas pelo sol de edifícios altos próximos do nível do solo alguns minutos antes de ver o sol nascer ou depois de ver o pôr do sol. Em uma massa de terra plana e não curva, levaria apenas alguns segundos, devido à proporção minúscula (compare ~ 45 metros / 150 pés de um edifício de 14 andares com distâncias intercontinentais). Se tal fenômeno fosse causado por uma propriedade prismática da atmosfera em um mundo plano, com uma fonte relativamente pequena de luz girando em torno da Terra (como em mapas posteriores da Terra plana datados de 1800 ), isso contradiria a capacidade de ver um panorama adequado do céu estrelado em uma hora da noite, em vez de um pequeno, mas distorcido, pedaço "esticado" dele. Da mesma forma, o topo de uma montanha é iluminado antes do nascer do sol e depois do pôr do sol, assim como as nuvens.

Horário solar local e fusos horários

A cronometragem antiga considerava "meio-dia" como a hora do dia em que o Sol está mais alto no céu, com o restante das horas do dia medido em relação a isso. Durante o dia, o tempo solar aparente pode ser medido diretamente com um relógio de sol . No antigo Egito, os primeiros relógios de sol conhecidos dividiam o dia em 12 horas, mas como a duração do dia mudava com a estação, a duração das horas também mudava. Os relógios de sol que definiam as horas como sendo sempre a mesma duração apareceram no Renascimento . Na Europa Ocidental, torres de relógio e relógios marcantes eram usados ​​na Idade Média para manter as pessoas próximas a par da hora local, embora em comparação com os tempos modernos isso fosse menos importante em uma sociedade predominantemente agrária.

Como o Sol atinge seu ponto mais alto em momentos diferentes para longitudes diferentes (cerca de quatro minutos para cada grau de diferença de longitude leste ou oeste), o meio-dia solar local em cada cidade é diferente, exceto para aqueles diretamente ao norte ou ao sul um do outro. Isso significa que os relógios em diferentes cidades podem ser compensados ​​em minutos ou horas. À medida que os relógios se tornaram mais precisos e a industrialização tornou a cronometragem mais importante, as cidades passaram a significar o tempo solar , que ignora pequenas variações no tempo do meio-dia solar local ao longo do ano, devido à natureza elíptica da órbita da Terra e sua inclinação.

As diferenças no tempo do relógio entre as cidades não eram geralmente um problema até o advento das viagens ferroviárias em 1800, o que tornava as viagens entre cidades distantes muito mais rápidas do que a pé ou a cavalo, e também exigia que os passageiros comparecessem em horários específicos para atender seus trens desejados. No Reino Unido , as ferrovias gradualmente mudaram para o horário de Greenwich (definido a partir da hora local no observatório de Greenwich em Londres), seguido por relógios públicos em todo o país em geral, formando um único fuso horário. Nos Estados Unidos, as ferrovias publicaram horários com base no horário local, depois com base no horário padrão para essa ferrovia (normalmente o horário local na sede da ferrovia) e, finalmente, com base em quatro fusos horários padrão compartilhados por todas as ferrovias, onde os fusos vizinhos diferiu por exatamente uma hora. No início, o tempo da ferrovia era sincronizado por cronômetros portáteis e, posteriormente, por telégrafo e sinais de rádio .

São Francisco está a 122,41 ° W de longitude e Richmond, Virgínia, está a 77,46 ° W de longitude. Ambos estão a cerca de 37,6 ° N de latitude (± 0,2 °). A diferença de aproximadamente 45 ° de longitude se traduz em cerca de 180 minutos, ou 3 horas, de tempo entre o pôr do sol nas duas cidades, por exemplo. São Francisco está no fuso horário do Pacífico e Richmond está no fuso horário do Leste , com três horas de diferença, portanto, os relógios locais em cada cidade mostram que o sol se põe mais ou menos na mesma hora quando usa o fuso horário local. Mas um telefonema de Richmond para São Francisco ao pôr-do-sol revelará que ainda faltam três horas de luz do dia na Califórnia.

Determinando o tamanho da Terra por Eratóstenes

Os raios de sol são mostrados como dois raios atingindo o solo em Syene e Alexandria. O ângulo entre o raio de sol e um gnômon (pólo vertical) em Alexandria permitiu a Eratóstenes estimar a circunferência da Terra

Supondo que o Sol está muito longe, o antigo geógrafo grego Eratóstenes realizou um experimento usando as diferenças no ângulo observado do Sol em dois locais diferentes para calcular a circunferência da Terra. Embora telecomunicações e cronometragem modernas não estivessem disponíveis, ele foi capaz de garantir que as medições ocorressem ao mesmo tempo, fazendo-as quando o Sol estava mais alto no céu (meio-dia local) em ambos os locais. Usando suposições ligeiramente imprecisas sobre a localização de duas cidades, ele chegou a um resultado dentro de 15% do valor correto.

Determinando a forma da Terra

Em um determinado dia, se muitas cidades diferentes medirem o ângulo do Sol ao meio-dia local, os dados resultantes, quando combinados com as distâncias conhecidas entre as cidades, mostram que a Terra tem 180 graus de curvatura norte-sul. (Uma gama completa de ângulos será observada se os pólos norte e sul forem incluídos, e o dia escolhido for outonal ou equinócio de primavera.) Isso é consistente com muitas formas arredondadas, incluindo uma esfera, e é inconsistente com uma forma plana .

Alguns afirmam que este experimento assume um Sol muito distante, de modo que os raios que chegam são essencialmente paralelos, e se uma Terra plana é assumida, que os ângulos medidos podem permitir calcular a distância ao Sol, que deve ser pequena o suficiente para que seja os raios de entrada não são muito paralelos. No entanto, se mais de duas cidades relativamente bem separadas forem incluídas no experimento, o cálculo deixará claro se o Sol está distante ou próximo. Por exemplo, no equinócio, o ângulo de 0 graus do Pólo Norte e o ângulo de 90 graus do equador prevêem um Sol que teria que estar localizado essencialmente próximo à superfície de uma Terra plana, mas a diferença de ângulo entre o equador e a cidade de Nova York prediz um Sol muito mais distante se a Terra for plana. Como esses resultados são contraditórios, a superfície da Terra não pode ser plana; os dados são, em vez disso, consistentes com uma Terra quase esférica e um Sol que está muito longe em comparação com o diâmetro da Terra.

Circunavegação de superfície

Desde 1500, muitas pessoas navegaram ou voaram completamente ao redor do mundo em todas as direções, e nenhuma descobriu uma borda ou barreira impenetrável. (Veja Circunavegação , Exploração do Ártico e História da Antártica .)

Algumas teorias da Terra plana que propõem que o mundo é um disco centrado no pólo norte, concebem a Antártica como uma parede de gelo impenetrável que circunda o planeta e esconde todas as bordas. Este modelo de disco explica a circunavegação leste-oeste simplesmente movendo-se ao redor do disco em um círculo. (Os caminhos leste-oeste formam um círculo tanto no disco quanto na geometria esférica.) É possível neste modelo atravessar o Pólo Norte, mas não seria possível realizar uma circunavegação que inclua o Pólo Sul (que ele postula não existe )

O Círculo Polar Ártico tem aproximadamente 16.000 km (9.900 milhas) de comprimento, assim como o Círculo Antártico. Uma "verdadeira circunavegação" da Terra é definida, para dar conta da forma da Terra, ser cerca de 2,5 vezes mais longa, incluindo uma travessia do equador, em cerca de 40.000 km (25.000 mi). No modelo da Terra plana, as proporções exigiriam que o Círculo Antártico fosse 2,5 vezes o comprimento da circunavegação, ou 2,5 x 2,5 = 6,25 vezes o comprimento do Círculo Polar Ártico.

Exploradores, pesquisadores do governo, pilotos comerciais e turistas foram à Antártica e descobriram que não é um grande anel que circunda o mundo inteiro, mas na verdade um continente mais ou menos em forma de disco menor que a América do Sul, mas maior que a Austrália, com um interior que pode de fato ser percorrido a fim de tomar um caminho mais curto, por exemplo, da ponta da América do Sul até a Austrália do que seria possível em um disco.

A primeira travessia terrestre de toda a Antártica foi a Expedição Transantártica da Commonwealth em 1955–1958, e muitos aviões exploratórios já passaram pelo continente em várias direções.

Distorção de grade em uma superfície esférica

Diagrama mostrando como os ângulos internos dos triângulos somam cerca de 180 ° quando plotados em uma área pequena e quase plana da Terra, mas somam mais de 180 ° (neste caso 230 °) quando plotados em uma grande área com curvatura

Um meridiano de longitude é uma linha onde o meio-dia solar local ocorre no mesmo horário todos os dias. Essas linhas definem "norte" e "sul". Estes são perpendiculares às linhas de latitude que definem "leste" e "oeste", onde o Sol está no mesmo ângulo ao meio-dia local no mesmo dia. Se o Sol estivesse viajando de leste a oeste sobre uma Terra plana, as linhas dos meridianos sempre estariam à mesma distância - elas formariam uma grade quadrada quando combinadas com linhas de latitude. Na realidade, os meridianos se distanciam mais à medida que se viaja em direção ao equador, o que só é possível em uma Terra redonda. Em locais onde o terreno é plotado em um sistema de grade, isso causa descontinuidades na grade. Por exemplo, em áreas do meio - oeste dos Estados Unidos que usam o Public Land Survey System , as seções mais ao norte e mais a oeste de um município se desviam do que, de outra forma, seria uma milha quadrada exata. As descontinuidades resultantes às vezes são refletidas diretamente nas estradas locais, que têm dobras onde a grade não pode seguir linhas completamente retas.

A projeção de Mercator tem exemplos de distorções de tamanho.

Triângulos esféricos vs. planos

Como a Terra é esférica, viagens de longa distância às vezes requerem o rumo a direções diferentes do que se faria em uma Terra plana. Por exemplo, considere um avião que viaja 10.000 quilômetros (6.200 mi) em linha reta, faz uma curva à direita de 90 graus, viaja mais 10.000 quilômetros (6.200 mi), faz outra curva à direita de 90 graus e percorre 10.000 quilômetros (6.200 mi) uma terceira vez. Em uma Terra plana, a aeronave teria viajado ao longo de três lados de um quadrado e chegado a um ponto a cerca de 10.000 quilômetros (6.200 milhas) de onde partiu. Mas, como a Terra é esférica, na realidade ela terá viajado ao longo de três lados de um triângulo e retornado muito perto de seu ponto de partida. Se o ponto de partida for o Pólo Norte, ele teria viajado para o sul desde o Pólo Norte até o equador, depois para o oeste por um quarto do caminho ao redor da Terra e, em seguida, para o norte de volta ao Pólo Norte.

Na geometria esférica , a soma dos ângulos dentro de um triângulo é maior que 180 ° (neste exemplo 270 °, tendo voltado ao pólo norte um ângulo de 90 ° em relação ao caminho de partida), ao contrário de uma superfície plana, onde é sempre exatamente 180 °.

Sistemas meteorológicos

Os sistemas climáticos de baixa pressão com ventos internos (como um furacão ) giram no sentido anti-horário ao norte do equador, mas no sentido horário ao sul do equador. Isso é devido à força de Coriolis , e requer que (assumindo que eles estão ligados um ao outro e girando na mesma direção) as metades norte e sul da Terra estejam anguladas em direções opostas (por exemplo, o norte está voltado para Polaris e o sul está de costas para ele).

Gravidade

As leis da gravidade , química e física que explicam a formação e o arredondamento da Terra são bem testadas por meio de experimentos e aplicadas com sucesso a muitas tarefas de engenharia.

A partir dessas leis, sabemos a quantidade de massa que a Terra contém e que um planeta não esférico do tamanho da Terra não seria capaz de se sustentar contra sua própria gravidade. Um disco do tamanho da Terra, por exemplo, provavelmente racharia, aqueceria, se liquefaria e se transformaria em uma forma quase esférica. Em um disco forte o suficiente para manter sua forma, a gravidade não puxaria para baixo em relação à superfície, mas puxaria em direção ao centro do disco, ao contrário do que é observado em terreno plano (e que criaria grandes problemas com oceanos fluindo em direção o centro do disco).

Ignorando as outras preocupações, alguns teóricos da Terra plana explicam a "gravidade" da superfície observada, propondo que a Terra plana está constantemente acelerando para cima. Tal teoria também deixaria em aberto para explicação as marés vistas nos oceanos da Terra, que são convencionalmente explicadas pela gravidade exercida pelo Sol e pela Lua.

Evidências baseadas em tecnologia moderna

As observações dos pêndulos de Foucault , populares em museus de ciência em todo o mundo, demonstram que o mundo é esférico e que gira (não que as estrelas estão girando em torno dele).

A matemática da navegação usando satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) assume que eles estão se movendo em órbitas conhecidas em torno de uma superfície aproximadamente esférica. A precisão da navegação GPS na determinação da latitude e longitude e a maneira como esses números são mapeados para os locais no solo mostram que essas suposições estão corretas. O mesmo é verdadeiro para o sistema operacional GLONASS administrado pela Rússia e para o Galileo europeu em desenvolvimento , o BeiDou chinês e o IRNSS indiano .

Os satélites, incluindo os satélites de comunicações usados ​​para conexões de televisão, telefone e Internet, não permaneceriam em órbita a menos que a moderna teoria da gravitação estivesse correta. Os detalhes de quais satélites são visíveis a partir de quais lugares no solo em que momentos provam uma forma aproximadamente esférica da Terra. (Cabos submarinos também são usados ​​para comunicações intercontinentais.)

Os transmissores de rádio são montados em torres altas porque geralmente dependem da propagação em linha de visão . A distância até o horizonte é maior em altitudes maiores, então montá-los mais alto aumenta significativamente a área que eles podem servir. Alguns sinais podem ser transmitidos a distâncias muito mais longas, mas apenas se eles estão em freqüências onde eles podem usar propagação groundwave , propagação troposférico , dispersão troposférico ou de propagação da ionosfera para refletir ou sinais Refract ao redor da curva da Terra.

Montagens equatoriais permitem que o astrônomo aponte o telescópio para o mesmo objeto celeste por mais tempo enquanto compensa a rotação da Terra de uma maneira fácil. O eixo de uma montagem equatorial é paralelo à superfície da Terra ao observar estrelas no equador da Terra - mas perpendicular a ele ao observar de um dos pólos da Terra. As montagens equatoriais foram desenvolvidas especificamente para uma Terra esférica e giratória.

Arquitetura. Assistindo ao pôr do sol novamente com um elevador

Em terreno plano, a diferença na distância ao horizonte entre deitar e levantar é grande o suficiente para ver o Sol se pôr duas vezes, levantando-se rapidamente após vê-lo se pôr pela primeira vez enquanto está deitado. Isso também pode ser feito com um selecionador de cereja ou um prédio alto com um elevador rápido. Em uma Terra plana ou em um segmento plano significativamente grande, não seria possível ver o Sol novamente (a menos que estivesse próximo à borda mais próxima do Sol) devido a uma sombra solar que se move muito mais rapidamente.

O desenho de algumas estruturas grandes deve levar em consideração a forma da Terra. Por exemplo, as torres da ponte Humber , embora ambas verticais em relação à gravidade, estão 36 mm (1,4 polegadas) mais afastadas na parte superior do que na parte inferior devido à curvatura local.

Aeronaves e espaçonaves

Pessoas em aeronaves que voam alto ou saltando de balões de grande altitude podem ver claramente a curvatura da Terra. As aeronaves comerciais não voam necessariamente alto o suficiente para tornar isso óbvio. Tentar medir a curvatura do horizonte tirando uma foto é complicado pelo fato de que as lentes das câmeras podem produzir imagens distorcidas dependendo do ângulo usado. Uma versão extrema desse efeito pode ser vista nas lentes olho de peixe . As medições científicas exigiriam uma lente cuidadosamente calibrada.

A maneira mais rápida de um avião viajar entre dois pontos distantes é uma rota de grande círculo . Esta rota é mostrada como curva em qualquer mapa, exceto em um que use uma projeção gnomônica .

Fotos do solo tiradas de aviões em uma área grande o suficiente também não se encaixam perfeitamente em uma superfície plana, mas se encaixam em uma superfície aproximadamente esférica. Fotografias aéreas de grandes áreas devem ser corrigidas para levar em conta a curvatura.

Muitas fotos foram tiradas de toda a Terra por satélites lançados por uma variedade de governos e organizações privadas. De órbitas altas, onde metade do planeta pode ser visto de uma vez, ele é totalmente esférico. A única maneira de juntar todas as fotos tiradas do solo a partir de órbitas inferiores, de modo que todas as características da superfície se alinhem perfeitamente e sem distorção, é colocá-las em uma superfície aproximadamente esférica.

Os astronautas em órbita baixa da Terra podem ver pessoalmente a curvatura do planeta e viajar ao redor várias vezes ao dia. Os astronautas que viajaram para a Lua viram toda a metade voltada para a Lua de uma só vez e podem observar a esfera girar uma vez por dia (aproximadamente; a Lua também está se movendo em relação à Terra).

Quando o supersônico Concorde decolou não muito depois do pôr do sol de Londres e voou para o oeste para Nova York, a aeronave ultrapassou o movimento aparente do sol para o oeste e, portanto, os passageiros a bordo observaram o sol nascendo no oeste enquanto viajavam. Depois de pousar em Nova York, os passageiros assistiram a um segundo pôr do sol no oeste.

Gráfico de latitude vs velocidade tangencial. A linha tracejada mostra o exemplo do Kennedy Space Center . A linha pontilhada denota a velocidade de cruzeiro típica de um avião comercial .

Como a velocidade da sombra do Sol é mais lenta nas regiões polares (devido ao ângulo mais acentuado), até mesmo uma aeronave subsônica pode ultrapassar o pôr do sol ao voar em latitudes elevadas. Um fotógrafo usou uma rota aproximadamente circular ao redor do Pólo Norte para tirar fotos de 24 pores do sol no mesmo período de 24 horas, pausando o progresso para o oeste em cada fuso horário para deixar a sombra do Sol alcançá-la. A superfície da Terra gira a 180,17 milhas por hora (289,96 km / h) a 80 ° norte ou sul, e 1.040,4 milhas por hora (1.674,4 km / h) no equador.

História

Antiguidade

Embora a menção escrita mais antiga de uma Terra esférica venha de fontes gregas antigas, não há nenhum relato de como a esfericidade da Terra foi descoberta. Uma explicação plausível dada pelo historiador Otto E. Neugebauer é que foi "a experiência dos viajantes que sugeriu tal explicação para a variação na altitude observável do pólo e a mudança na área das estrelas circumpolares, uma mudança que foi bastante drástica entre os assentamentos gregos "ao redor do Mar Mediterrâneo oriental , particularmente aqueles entre o delta do Nilo e a Crimeia .

Outra explicação possível pode ser atribuída aos antigos marinheiros fenícios . A primeira circunavegação da África é descrita como sendo realizada por exploradores fenícios empregados pelo faraó egípcio Necho II c. 610–595 AC. Em As Histórias , escritas de 431–425 aC, Heródoto lançou dúvidas sobre um relato do Sol observado brilhando do norte. Ele afirmou que o fenômeno foi observado por exploradores fenícios durante sua circunavegação da África ( The Histories , 4.42), que afirmavam ter o Sol à sua direita ao circunavegar no sentido horário. Para os historiadores modernos, esses detalhes confirmam a veracidade do relato dos fenícios. O historiador Dmitri Panchenko teoriza que foi a circunavegação fenícia da África que inspirou a teoria de uma Terra esférica, cuja menção mais antiga foi feita pelo filósofo Parmênides no século 5 aC. No entanto, nada certo sobre seu conhecimento de geografia e navegação sobreviveu, o que significa que não temos evidências de que eles conceberam a Terra como esférica.

Mundo helênico e helenístico

Pitágoras

Os primeiros filósofos gregos aludiram a uma Terra esférica, embora com alguma ambigüidade. Pitágoras (século 6 aC) estava entre aqueles que teriam originado a ideia, mas isso pode refletir a antiga prática grega de atribuir cada descoberta a um ou outro de seus antigos sábios. Alguma ideia da esfericidade da Terra parece ter sido conhecida por Parmênides e Empédocles no século 5 aC, e embora a ideia não possa ser atribuída de forma confiável a Pitágoras, ela pode, no entanto, ter sido formulada na escola pitagórica no século 5 aC embora alguns discordem. Após o século 5 aC, nenhum escritor grego de renome pensava que o mundo era tudo menos redondo.

Platão

Platão (427-347 aC) viajou para o sul da Itália para estudar matemática pitagórica . Quando voltou a Atenas e estabeleceu sua escola, Platão também ensinou a seus alunos que a Terra era uma esfera, embora não tenha oferecido justificativas. “Minha convicção é que a Terra é um corpo redondo no centro dos céus e, portanto, não precisa de ar ou de qualquer força semelhante para ser um suporte”. Se o homem pudesse voar alto acima das nuvens, a Terra se pareceria com "uma daquelas bolas que têm revestimentos de couro em doze peças, e é adornada com várias cores, das quais as cores usadas pelos pintores na Terra são de certa forma exemplos." Em Timeu , sua única obra que estava disponível ao longo da Idade Média em latim, lemos que o Criador "fez o mundo na forma de um globo, redondo como de um torno, tendo seus extremos em todas as direções equidistantes do centro, o a mais perfeita e a mais semelhante de todas as figuras ", embora a palavra" mundo "aqui se refira aos céus.

Aristóteles
Umbra da Terra Redonda durante o eclipse lunar de agosto de 2008

Aristóteles (384-322 aC) foi o aluno premiado de Platão e "a mente da escola". Aristóteles observou "há estrelas vistas no Egito e [...] Chipre que não são vistas nas regiões do norte." Visto que isso só poderia acontecer em uma superfície curva, ele também acreditava que a Terra era uma esfera "de nenhum tamanho grande, pois, de outra forma, o efeito de uma mudança tão leve de lugar não seria rapidamente aparente". ( De caelo , 298a2-10)

Aristóteles forneceu argumentos físicos e observacionais que sustentam a ideia de uma Terra esférica:

  • Cada porção da Terra tende em direção ao centro até que, por compressão e convergência, formem uma esfera. ( De caelo , 297a9-21)
  • Os viajantes que vão para o sul veem as constelações do sul se elevarem acima do horizonte; e
  • A sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar é redonda. ( De caelo , 297b31-298a10).

Os conceitos de simetria, equilíbrio e repetição cíclica permeiam a obra de Aristóteles. Em sua Meteorologia, ele dividiu o mundo em cinco zonas climáticas: duas áreas temperadas separadas por uma zona tórrida perto do equador e duas regiões inóspitas e frias, "uma perto de nosso pólo superior ou norte e a outra perto do ... pólo sul", ambos impenetráveis ​​e circundados por gelo ( Meteorologica , 362a31-35). Embora nenhum ser humano pudesse sobreviver nas zonas frias, podiam existir habitantes nas regiões temperadas do sul.

A teoria do lugar natural de Aristóteles se apoiava em uma Terra esférica para explicar por que coisas pesadas descem (em direção ao que Aristóteles acreditava ser o centro do Universo), e coisas como ar e fogo sobem. Nesse modelo geocêntrico , acreditava-se que a estrutura do universo era uma série de esferas perfeitas. Acredita-se que o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas fixas se movam em esferas celestes ao redor de uma Terra estacionária.

Embora a teoria da física de Aristóteles tenha sobrevivido no mundo cristão por muitos séculos, o modelo heliocêntrico acabou por se mostrar uma explicação mais correta do Sistema Solar do que o modelo geocêntrico, e a teoria atômica mostrou ser uma explicação mais correta da natureza de matéria do que elementos clássicos como terra, água, ar, fogo e éter.

Arquimedes

Na proposição 2 do primeiro livro de seu tratado "Sobre corpos flutuantes", Arquimedes demonstra que "A superfície de qualquer fluido em repouso é a superfície de uma esfera cujo centro é o mesmo da Terra". Posteriormente, nas proposições 8 e 9 do mesmo trabalho, ele assume o resultado da proposição 2 que a Terra é uma esfera e que a superfície de um fluido nela é uma esfera centrada no centro da Terra.

Eratóstenes

Eratóstenes , um astrônomo helenístico da Cirenaica (276–194 aC), estimou a circunferência da Terra por volta de 240 aC, calculando um valor de 252.000 estádios . O comprimento que Eratóstenes pretendia para um "estádio" não é conhecido, mas sua figura apresenta apenas um erro de cerca de um a quinze por cento. Eratóstenes só poderia medir a circunferência da Terra assumindo que a distância ao Sol é tão grande que os raios de sol são praticamente paralelos .

1.700 anos depois de Eratóstenes, Cristóvão Colombo estudou as descobertas de Eratóstenes antes de navegar para o oeste para as Índias. No entanto, em última análise, ele rejeitou Eratóstenes em favor de outros mapas e argumentos que interpretavam a circunferência da Terra como um terço menor do que realmente é. Se, em vez disso, Colombo tivesse aceitado as descobertas de Eratóstenes, ele talvez nunca tivesse ido para o oeste, uma vez que não tinha os suprimentos ou fundos necessários para a viagem muito mais longa de mais de oito mil milhas.

Seleucus de Seleucia

Seleuco de Selêucia (c. 190 aC), que morava na cidade de Selêucia, na Mesopotâmia , escreveu que a Terra é esférica (e realmente orbita o Sol , influenciada pela teoria heliocêntrica de Aristarco de Samos ).

Posidonius

Posidônio (c. 135 - 51 aC) confiou no método de Eratóstenes, embora observando a estrela Canopus , em vez do Sol, ao estabelecer a circunferência da Terra. Na Geografia de Ptolomeu , seu resultado foi favorecido ao de Eratóstenes. Posidonius, além disso, expressa a distância do Sol em raios da Terra.

Império Romano

A ideia de uma Terra esférica se espalhou lentamente pelo globo e, por fim, tornou-se a visão adotada em todas as principais tradições astronômicas.

No Ocidente, a ideia veio aos romanos por meio de um longo processo de fertilização cruzada com a civilização helenística . Muitos autores romanos, como Cícero e Plínio, referem-se em suas obras à rotundidade da Terra como uma coisa natural. Plínio também considerou a possibilidade de uma esfera imperfeita "em forma de pinha".

Quando uma nave está no horizonte, sua parte inferior é obscurecida pela curvatura da Terra. Este foi um dos primeiros argumentos a favor de um modelo redondo da Terra.
Strabo

Foi sugerido que os marinheiros provavelmente forneceram a primeira evidência observacional de que a Terra não era plana, com base em observações do horizonte . Este argumento foi apresentado pelo geógrafo Estrabão (c. 64 aC - 24 dC), que sugeriu que a forma esférica da Terra era provavelmente conhecida pelos marinheiros ao redor do Mar Mediterrâneo desde pelo menos a época de Homero , citando uma linha do Odisséia como indicação de que o poeta Homero sabia disso já no século 7 ou 8 aC. Strabo citou vários fenômenos observados no mar como sugerindo que a Terra era esférica. Ele observou que luzes elevadas ou áreas de terra eram visíveis aos marinheiros a distâncias maiores do que aquelas menos elevadas, e afirmou que a curvatura do mar era obviamente a responsável por isso.

Claudius Ptolemy
Um mapa impresso do século 15 representando a descrição da Ecumena de Ptolomeu , (1482, Johannes Schnitzer, gravador).

Cláudio Ptolomeu (90-168 DC) viveu em Alexandria , o centro da bolsa de estudos no século 2. No Almagesto , que permaneceu o trabalho padrão da astronomia por 1.400 anos, ele apresentou muitos argumentos para a natureza esférica da Terra. Entre eles estava a observação de que quando um navio está navegando em direção às montanhas , os observadores notam que estas parecem subir do mar, indicando que estavam escondidas pela superfície curva do mar. Ele também apresenta argumentos separados de que a Terra é curva de norte-sul e de leste-oeste.

Ele compilou uma Geographia de oito volumes cobrindo o que se sabia sobre a Terra. A primeira parte da Geographia é uma discussão dos dados e dos métodos que ele usou. Tal como acontece com o modelo do Sistema Solar em Almagesto , Ptolomeu colocou todas essas informações em um grande esquema. Ele atribuiu coordenadas a todos os lugares e características geográficas que conhecia, em uma grade que abrangia o globo (embora a maior parte tenha sido perdida). A latitude foi medida a partir do equador , como é hoje, mas Ptolomeu preferiu expressá-la como a duração do dia mais longo em vez de graus de arco (a duração do dia de verão aumenta de 12h para 24h conforme você vai do equador para o círculo polar ). Ele colocou o meridiano de 0 longitude na região mais ocidental que conhecia, as Ilhas Canárias .

Geographia indicou os países de " Serica " e "Sinae" ( China ) na extrema direita, além da ilha de "Taprobane" ( Sri Lanka , sobredimensionada) e "Aurea Chersonesus" ( península do sudeste asiático ).

Ptolomeu também concebeu e forneceu instruções sobre como criar mapas de todo o mundo habitado ( oikoumenè ) e das províncias romanas. Na segunda parte da Geographia, ele forneceu as listas topográficas necessárias e as legendas para os mapas. Seu oikoumenè mediu 180 graus de longitude das Ilhas Canárias no Oceano Atlântico à China , e cerca de 81 graus de latitude do Ártico às Índias Orientais e nas profundezas da África . Ptolomeu sabia muito bem que conhecia apenas um quarto do globo.

Antiguidade Tardia

O conhecimento da forma esférica da Terra foi recebido em estudos da Antiguidade Tardia como uma coisa natural, tanto no Neoplatonismo quanto no Cristianismo Primitivo . O comentário latino do século IV de Calcídio e a tradução do Timeu de Platão , que foi um dos poucos exemplos do pensamento científico grego conhecido na Idade Média na Europa Ocidental, discutiu o uso que Hiparco fez das circunstâncias geométricas dos eclipses em Em Tamanhos e distâncias para calcular os diâmetros relativos do Sol, da Terra e da Lua.

A dúvida teológica informada pelo modelo de Terra plana implícito na Bíblia Hebraica inspirou alguns dos primeiros eruditos cristãos, como Lactâncio , João Crisóstomo e Atanásio de Alexandria , mas esta permaneceu uma corrente excêntrica. Autores cristãos eruditos como Basílio de Cesaréia , Ambrósio e Agostinho de Hipona estavam claramente cientes da esfericidade da Terra. O "Flat Earthism" durou mais tempo no Cristianismo Siríaco , cuja tradição dava maior importância a uma interpretação literal do Antigo Testamento. Autores dessa tradição, como Cosmas Indicopleustes , apresentavam a Terra como plana ainda no século VI. Este último resquício do antigo modelo do cosmos desapareceu durante o século VII. A partir do século 8 e do início do período medieval , "nenhum cosmógrafo digno de nota questionou a esfericidade da Terra".

Índia

Embora a evidência textual não tenha sobrevivido, a precisão das constantes usadas nos modelos Vedanga pré-gregos e a precisão do modelo em prever o movimento da Lua e do Sol para rituais védicos provavelmente vieram de observações astronômicas diretas. As teorias e suposições cosmográficas na Índia antiga provavelmente se desenvolveram independentemente e em paralelo, mas foram influenciadas por algum texto desconhecido de astronomia grega quantitativa na era medieval.

Etnógrafo grego Megasthenes , c. 300 AC, foi interpretado como afirmando que os brâmanes contemporâneos acreditavam em uma Terra esférica como o centro do universo. Com a disseminação da cultura helenística no leste, a astronomia helenística filtrou-se em direção ao leste para a Índia antiga, onde sua profunda influência se tornou aparente nos primeiros séculos DC. O conceito grego de uma Terra rodeada pelas esferas dos planetas e das estrelas fixas, veementemente apoiada por astrônomos como Varāhamihira e Brahmagupta , fortaleceu os princípios astronômicos. Algumas ideias foram consideradas possíveis de preservar, embora em forma alterada.

Os trabalhos do clássico astrônomo e matemático indiano , Aryabhatta (476–550 DC), tratam da esfericidade da Terra e do movimento dos planetas. As duas partes finais de sua magnum opus em sânscrito , a Aryabhatiya , que foram denominadas Kalakriya ("cálculo do tempo") e Gol ("esfera"), afirmam que a Terra é esférica e que sua circunferência é 4.967 yojanas . Em unidades modernas, isso é 39.968 km (24.835 mi), perto do valor equatorial atual de 40.075 km (24.901 mi).

Meia idade

Na Europa medieval, o conhecimento da esfericidade da Terra sobreviveu ao corpus medieval de conhecimento por transmissão direta dos textos da antiguidade grega ( Aristóteles ) e por meio de autores como Isidoro de Sevilha e Beda Venerabilis . Tornou-se cada vez mais rastreável com o surgimento da escolástica e do aprendizado medieval .

A disseminação desse conhecimento para além da esfera imediata da erudição greco-romana foi necessariamente gradual, associada ao ritmo de cristianização da Europa. Por exemplo, a primeira evidência de conhecimento da forma esférica da Terra na Escandinávia é uma tradução do antigo islandês do século 12 de Elucidário . Uma lista de mais de cem escritores latinos e vernáculos do final da Antiguidade e da Idade Média que sabiam que a Terra era esférica foi compilada por Reinhard Krüger, professor de literatura românica da Universidade de Stuttgart .

Europa medieval

Terra esférica com as quatro estações. Ilustração em livro do século 12 Liber divinorum operum por Hildegard de Bingen
Isidoro de Sevilha

O bispo Isidoro de Sevilha (560–636) ensinou em sua enciclopédia amplamente lida, O Etimologias , que a Terra era "redonda". A exposição confusa do bispo e a escolha de termos latinos imprecisos dividiram a opinião acadêmica sobre se ele se referia a uma esfera ou a um disco ou mesmo se ele queria dizer algo específico. Estudiosos recentes notáveis ​​afirmam que ele ensinou uma Terra esférica. Isidoro não admitiu a possibilidade de pessoas morarem nos antípodas, considerando-os lendários e observando que não havia evidências de sua existência.

Beda, o Venerável

O monge Bede (c. 672-735) escreveu em seu influente tratado sobre computação , The Reckoning of Time , que a Terra era redonda. Ele explicou a duração desigual da luz do dia da "redondeza da Terra, pois não sem razão é chamada de 'orbe do mundo' nas páginas da Sagrada Escritura e da literatura comum. É, de fato, definida como uma esfera no meio de todo o universo. " (De temporum ratione, 32). O grande número de manuscritos sobreviventes de The Reckoning of Time, copiados para atender ao requisito carolíngio de que todos os sacerdotes deveriam estudar o computus, indica que muitos, senão a maioria, dos sacerdotes foram expostos à ideia da esfericidade da Terra. Ælfric de Eynsham parafraseou Bede para o inglês antigo, dizendo: "Agora, a redondeza da Terra e a órbita do Sol constituem o obstáculo para que o dia seja igualmente longo em todas as terras."

Bede estava lúcido sobre a esfericidade da Terra, escrevendo "Chamamos a Terra de globo, não como se a forma de uma esfera se expressasse na diversidade de planícies e montanhas, mas porque, se todas as coisas estiverem incluídas no contorno, a circunferência da Terra será representam a figura de um globo perfeito ... Pois na verdade é uma orbe colocada no centro do universo; em sua largura é como um círculo, e não circular como um escudo, mas sim como uma bola, e se estende de sua centro com redondeza perfeita em todos os lados. "

Anania Shirakatsi

A estudiosa armênia do século 7, Anania Shirakatsi, descreveu o mundo como "sendo como um ovo com uma gema esférica (o globo) cercado por uma camada branca (a atmosfera) e coberto por uma casca dura (o céu)."

Astronomia islâmica

A astronomia islâmica foi desenvolvida com base em uma terra esférica herdada da astronomia helenística . O arcabouço teórico islâmico se baseou amplamente nas contribuições fundamentais de Aristóteles ( De caelo ) e Ptolomeu ( Almagesto ), os quais trabalharam a partir da premissa de que a Terra era esférica e estava no centro do universo ( modelo geocêntrico ).

Os primeiros estudiosos islâmicos reconheceram a esfericidade da Terra, levando os matemáticos muçulmanos a desenvolver a trigonometria esférica para continuar a mensuração e calcular a distância e a direção de qualquer ponto da Terra até Meca . Isso determinou a Qibla , ou direção muçulmana de oração.

Al-Ma'mun

Por volta de 830 dC, o califa al-Ma'mun contratou um grupo de astrônomos e geógrafos muçulmanos para medir a distância de Tadmur ( Palmira ) a Raqqa na Síria moderna. Eles descobriram que as cidades eram separadas por um grau de latitude e a distância do arco meridiano entre elas era de 66 23 milhas e, portanto, calcularam a circunferência da Terra em 24.000 milhas (39.000 km).

Outra estimativa dada por seus astrônomos foi de 56 23 milhas árabes (111,8 km) por grau, o que corresponde a uma circunferência de 40.248 km, muito próxima aos valores atuais de 111,3 km por grau e 40.068 km de circunferência, respectivamente.

Ibn Hazm

O polímata andaluz Ibn Hazm afirmou que a prova da esfericidade da Terra "é que o Sol está sempre na vertical em relação a um determinado ponto da Terra".

Al-Farghānī

Al-Farghānī (latinizado como Alfraganus) foi um astrônomo persa do século 9 envolvido na medição do diâmetro da Terra e encomendado por Al-Ma'mun. Sua estimativa dada acima para um grau (56 23 milhas árabes) foi muito mais precisa do que as 60 23 milhas romanas (89,7 km) fornecidas por Ptolomeu. Cristóvão Colombo usou acriticamente a figura de Alfragano como se estivesse em milhas romanas em vez de em milhas árabes, a fim de provar um tamanho menor da Terra do que o proposto por Ptolomeu.

Biruni
Método de Biruni para cálculo do raio da Terra

Abu Rayhan Biruni (973–1048) usou um novo método para calcular com precisão a circunferência da Terra , pelo qual ele chegou a um valor próximo aos valores modernos para a circunferência da Terra. Sua estimativa de 6.339,6 km para o raio da Terra era apenas 31,4 km a menos do que o valor médio moderno de 6.371,0 km. Em contraste com seus predecessores, que mediam a circunferência da Terra avistando o Sol simultaneamente de dois locais diferentes, Biruni desenvolveu um novo método de uso de cálculos trigonométricos com base no ângulo entre uma planície e o topo de uma montanha . Isso rendeu medições mais precisas da circunferência da Terra e tornou possível para uma única pessoa medi-la de um único local. O método de Biruni pretendia evitar "caminhar por desertos quentes e empoeirados", e a ideia surgiu quando ele estava no topo de uma montanha alta na Índia. Do alto da montanha, ele avistou o ângulo com o horizonte que, junto com a altura da montanha (que ele calculou de antemão), lhe permitiu calcular a curvatura da Terra. Ele também fez uso da álgebra para formular equações trigonométricas e usou o astrolábio para medir ângulos.

De acordo com John J. O'Connor e Edmund F. Robertson,

Contribuições importantes para a geodésia e geografia também foram feitas por Biruni. Ele introduziu técnicas para medir a Terra e distâncias nela usando triangulação . Ele descobriu que o raio da Terra era de 6339,6 km, um valor não obtido no Ocidente até o século XVI. Seu cânone Masudic contém uma tabela que dá as coordenadas de seiscentos lugares, quase todos dos quais ele tinha conhecimento direto.

Formulários

Estudiosos muçulmanos que defendiam a teoria esférica da Terra a usavam para um propósito essencialmente islâmico: calcular a distância e a direção de qualquer ponto da Terra até Meca . Isso determinou a Qibla , ou direção muçulmana de oração.

Um globo terrestre (Kura-i-ard) estava entre os presentes enviados pelo muçulmano persa astrônomo Jamal-al-Din de Kublai Khan 's Chinese tribunal em 1267. Ele era feito de madeira em que "sete partes de água são representados em verde, três partes de terreno em branco, com rios, lagos etc. " Ho Peng Yoke observa que "não parecia ter nenhum apelo geral para os chineses naquela época".

Alta e final da Europa medieval

John Gower se prepara para atirar no mundo, uma esfera com compartimentos que representam a terra, o ar e a água ( Vox Clamantis , por volta de 1400)

Durante a Alta Idade Média , o conhecimento astronômico na Europa cristã foi estendido além do que foi transmitido diretamente de autores antigos pela transmissão do aprendizado da astronomia islâmica medieval . Um dos primeiros alunos dessa aprendizagem foi Gerbert d'Aurillac, mais tarde Papa Silvestre II .

Santa Hildegarda ( Hildegard von Bingen , 1098–1179), retratou a Terra esférica várias vezes em sua obra Liber Divinorum Operum .

Johannes de Sacrobosco (c. 1195 - c. 1256 DC) escreveu um famoso trabalho sobre Astronomia chamado Tractatus de Sphaera , baseado em Ptolomeu, que considera principalmente a esfera do céu. No entanto, ele contém provas claras da esfericidade da Terra no primeiro capítulo.

Muitos comentaristas escolásticos do Sobre os céus, de Aristóteles, e do Tratado sobre a esfera de Sacrobosco, concordaram unanimemente que a Terra é esférica ou redonda. Grant observa que nenhum autor que estudou em uma universidade medieval pensava que a Terra era plana.

O Elucidarium of Honorius Augustodunensis (c. 1120), um manual importante para a instrução do clero inferior, que foi traduzido para o inglês médio , francês antigo , alemão médio-alto , russo antigo , holandês médio , nórdico antigo , islandês , espanhol e vários Os dialetos italianos referem-se explicitamente a uma Terra esférica. Da mesma forma, o fato de Bertold von Regensburg (meados do século 13) usar a Terra esférica como ilustração em um sermão mostra que ele poderia assumir esse conhecimento entre sua congregação. O sermão foi pregado no vernáculo alemão e, portanto, não se destinava a um público instruído.

A Divina Comédia de Dante , escrita em italiano no início do século 14, retrata a Terra como uma esfera, discutindo implicações como as diferentes estrelas visíveis no hemisfério sul , a posição alterada do Sol e os vários fusos horários da Terra.

A exploração portuguesa da África e da Ásia , a viagem de Colombo às Américas (1492) e, finalmente, a circunavegação da Terra por Ferdinand Magalhães (1519–1521) forneceram evidências práticas da forma global da Terra.

Período moderno inicial

Circunavegação do globo

A primeira demonstração direta da esfericidade da Terra veio na forma da primeira circunavegação da história, uma expedição comandada pelo explorador português Ferdinand Magellan . A expedição foi financiada pela Coroa Espanhola. Em 10 de agosto de 1519, os cinco navios sob o comando de Magalhães partiram de Sevilha . Eles cruzaram o Oceano Atlântico , passaram pelo que hoje é chamado de Estreito de Magalhães , cruzaram o Pacífico e chegaram a Cebu , onde Magalhães foi morto por indígenas filipinos em uma batalha. Seu segundo em comando, o espanhol Juan Sebastián Elcano , continuou a expedição e, em 6 de setembro de 1522, chegou a Sevilha, completando a circunavegação. Carlos I da Espanha , em reconhecimento por sua façanha, deu a Elcano um brasão com o lema Primus circumdedisti me (em latim, "Você me rodeou primeiro").

Uma circunavegação por si só não prova que a Terra é esférica: ela poderia ser cilíndrica ou irregularmente globular ou nenhuma das duas, uma de muitas outras formas. Ainda assim, combinada com a evidência trigonométrica da forma usada por Eratóstenes 1.700 anos antes, a expedição de Magalhães removeu qualquer dúvida razoável em círculos educados na Europa. A Expedição Transglobe (1979–1982) foi a primeira expedição a fazer uma circunavegação circumpolar, viajando pelo mundo "verticalmente" atravessando ambos os pólos de rotação usando apenas transporte de superfície.

Ming China

Joseph Needham , em seus relatórios de Cosmologia Chinesa , que Shen Kuo (1031-1095) usou modelos de eclipse lunar e eclipse solar para concluir a redondez dos corpos celestes.

Se eles fossem como bolas, certamente se obstruiriam quando se encontrassem. Respondi que esses corpos celestes certamente eram como bolas. Como nós sabemos disso? Com o aumento e o declínio da lua. A própria lua não emite luz, mas é como uma bola de prata; a luz é a luz do sol (refletida). Quando o brilho é visto pela primeira vez, o sol (-luz passa quase) ao lado, então apenas o lado é iluminado e parece um crescente. Quando o sol se afasta gradualmente, a luz brilha obliquamente e a lua está cheia, redonda como uma bala. Se metade de uma esfera for coberta com pó (branco) e vista de lado, a parte coberta parecerá um crescente; se olhado de frente, parecerá redondo. Assim, sabemos que os corpos celestes são esféricos.

No entanto, as idéias de Shen não foram amplamente aceitas ou consideradas, pois a forma da Terra não era importante para os funcionários confucionistas que estavam mais preocupados com as relações humanas. No século 17, a ideia de uma Terra esférica, agora consideravelmente avançada pela astronomia ocidental , acabou se espalhando para a China Ming , quando missionários jesuítas , que ocupavam altos cargos como astrônomos na corte imperial, desafiaram com sucesso a crença chinesa de que a Terra era plana e quadrado.

O tratado Ge zhi cao (格致 草) de Xiong Mingyu (熊 明 遇) publicado em 1648 mostrou uma imagem impressa da Terra como um globo esférico, com o texto afirmando que "a Terra redonda certamente não tem cantos quadrados". O texto também destacava que os veleiros poderiam retornar ao porto de origem após circunavegar as águas da Terra.

A influência do mapa é distintamente ocidental, já que os mapas tradicionais da cartografia chinesa mantinham a graduação da esfera em 365,25 graus, enquanto a graduação ocidental era de 360 ​​graus. Também é interessante notar que, de um lado do mundo, vêem-se imponentes pagodes chineses , enquanto no lado oposto (de cabeça para baixo) havia catedrais europeias . A adoção da astronomia europeia, facilitada pelo fracasso da astronomia indígena em progredir, foi acompanhada por uma reinterpretação sinocêntrica que declarou as idéias importadas de origem chinesa:

A astronomia europeia foi tão considerada digna de consideração que numerosos autores chineses desenvolveram a ideia de que os chineses da antiguidade haviam antecipado a maioria das novidades apresentadas pelos missionários como descobertas europeias, por exemplo, a rotundidade da Terra e o "modelo celeste esférico de portador de estrelas . " Fazendo uso habilidoso da filologia, esses autores reinterpretaram habilmente as maiores obras técnicas e literárias da antiguidade chinesa. Disto surgiu uma nova ciência inteiramente dedicada à demonstração da origem chinesa da astronomia e, mais geralmente, de toda a ciência e tecnologia europeias.

Embora a corrente principal da ciência chinesa até o século 17 sustentasse a visão de que a Terra era plana, quadrada e envolvida pela esfera celeste , essa ideia foi criticada pelo estudioso da dinastia Jin Yu Xi (fl. 307-345), que sugeriu que o A Terra pode ser quadrada ou redonda, de acordo com a forma dos céus. O matemático da dinastia Yuan Li Ye (c. 1192–1279) argumentou firmemente que a Terra era esférica, assim como a forma dos céus, apenas menor, já que uma Terra quadrada impediria o movimento dos céus e dos corpos celestes em sua estimativa. O tratado Ge zhi cao do século 17 também usava a mesma terminologia para descrever a forma da Terra que o estudioso Han oriental Zhang Heng (78-139 DC) havia usado para descrever a forma do Sol e da Lua (ou seja, o anterior era redondo como uma bala de besta , e a última tinha a forma de uma bola).

Medição e representação

Geodésia , também chamada de geodésica, é a disciplina científica que lida com a medição e representação da Terra, seu campo gravitacional e fenômenos geodinâmicos ( movimento polar , marés terrestres e movimento crustal) em um espaço tridimensional variável no tempo.

A geodésia preocupa-se principalmente com o posicionamento e o campo gravitacional e os aspectos geométricos de suas variações temporais, embora também possa incluir o estudo do campo magnético da Terra . Especialmente no mundo de língua alemã , a geodésia é dividida em geomensuração ("Erdmessung" ou "höhere Geodäsie"), que se preocupa com a medição da Terra em uma escala global, e levantamento ("Ingenieurgeodäsie"), que se preocupa com a medição de partes de a superfície.

A forma da Terra pode ser pensada de pelo menos duas maneiras;

  • como a forma do geóide , o nível médio do mar do oceano mundial; ou
  • como a forma da superfície terrestre à medida que se eleva acima e desce abaixo do mar.

Como a ciência da geodésia mediu a Terra com mais precisão, o formato do geóide foi descoberto não ser uma esfera perfeita, mas sim se aproximar de um esferóide achatado , um tipo específico de elipsóide . Medições mais recentes mediram o geóide com uma precisão sem precedentes, revelando concentrações de massa abaixo da superfície da Terra.

Veja também

Referências

Trabalhos citados

Leitura adicional

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