Observando a Terra
Hoxe en día ninguén dubida de que a Terra é redonda, sobre todo ao ver as fotos enviadas polos satélites. Con todo, hai que ter en conta que non necesitamos estes avances tecnolóxicos paira afirmar isto, basta con analizar os fenómenos da nosa contorna paira atopar esas respostas. Miremos por un momento a nosa Terra...
Imaxe da Terra
Na zona do mar, a miúdo veriades algún barco afastándose do horizonte. Si fixámonos con atención, o primeiro tramo que se ve extinguido é o seu casco, no que só se ve o mastro até a súa completa desaparición (ver figura 1).
O estudo da sombra dos obxectos é outra forma de descartar a hipótese da planitud da Terra. Si medimos as sombras dos dous paus o mesmo día e á mesma hora en diferentes lugares afastados entre si, as lonxitudes deberían ser iguais se a Terra é plana. Pero non é así. Nesta observación explícase claramente que as sombras son de diferentes dimensións. Como se pode observar na figura 2, este fenómeno pode explicarse pola natureza circular da Terra.
Ademais do que podemos observar na Terra, ao mirar ao ceo podemos atopar facilmente a explicación desta afirmación.
Os antigos mariñeiros ían lonxe a pescar ou a coñecer outros países. Nestas viaxes as estrelas ofrecíanlles una gran axuda, xa que grazas a elas podían seguir a dirección correcta. Ao seu regreso descubrían as terras ricas e as estrelas máis recentes. Como é posible? Admitindo que a terra é plana, sería imposible realizar diferentes observacións, xa que a aparición da masa debería ser a mesma independentemente de onde esteamos. Por exemplo, ao dirixirnos cara ao Norte vemos ás estrelas do Sur cada vez máis abaixo e as do Norte cada vez máis altas.
Os fenómenos astronómicos sempre espertaron a curiosidade do ser humano. Entre eles, as eclipses son un dos máis atractivos. O feito de que a Lúa e a superficie do Sol aparecesen recubertas por unha escura mancha era considerado antigamente un castigo de Deus. Co tempo estas crenzas fóronse superando e hoxe sabemos que estes fenómenos son debidos ás sombras da Terra ou da Lúa.
Cando a Terra sitúase entre o Sol e a Lúa, proxecta a súa sombra sobre a superficie da Lúa.
Algunha vez mirastes a forma desa sombra? Ao longo da eclipse de Lúa vemos a expansión dun disco circular pola superficie da Lúa. Ao ser esta sombra a que xera a Terra, percibimos o seu aspecto.
Sobre os movementos da Terra
Movemento de rotación
Outro fenómeno co noso sentido é o movemento de estrelas e planetas da nosa contorna. Vémolos todos os días saíndo polo leste e entrando polo oeste. Como chegar a deducir o movemento da propia Terra?
Supoñamos que a Terra non vira sobre o seu eixo, entón poderiamos calcular o movemento dos astros ao redor da Terra coñecendo a súa distancia.
Calquera obxecto de amasado, incluído o Sol e a Lúa, dá una volta completa (360º) á Terra en 24 horas. Por tanto, nunha hora realizaría un movemento de quince graos. En canto á Lúa, a distancia á Terra é de 384.000 km e utilizando una fórmula moi coñecida na xeometría, podemos calcular a velocidade da Lúa (ver figura 3):
S = x R
S = 384.000 x 15 x> / 180 =100.531 km
A
velocidade da lúa será de 100.531 km/h. Vemos que a lúa se move entre as estrelas. Isto significa que as estrelas están detrás da Lúa. Se proxectamos a Lúa sobre estas estrelas desde diferentes puntos da terra á mesma hora, veremos que cobre diferentes estrelas (ver figura 4). Así que as estrelas están moito máis atrasadas que a Lúa. Se supomos que algunha estrela está 100 veces máis lonxe, a súa velocidade será 100 veces maior que a da Lúa. E se as estrelas están moito máis lonxe, é imposible dar esas velocidades. A estrela máis próxima atópase a 9,5 billóns de km, a súa velocidade debería ser maior que a da luz e, como sabemos, é imposible. Aí está a afirmación.
Paira explicar que a Terra vira sobre o seu eixo pódense considerar outros fenómenos. Se lanzamos un obxecto desde unha torre, non se trata só dun movemento vertical e veremos que se desvía cara ao sueste: canto maior sexa a velocidade maior será o desvío. Este fenómeno é consecuencia de dous tipos de aceleracións diferentes. Debido á aceleración centrífuga desviarase cara ao sur no hemisferio norte e cara ao norte no hemisferio sur. Pola súa banda, a aceleración de Coriolis provocará un desvío en ambos os hemisferios cara ao Leste.
Debido ao movemento de rotación da Terra, o obxecto moverase baixo estas dúas aceleracións, una centrífuga e outra aceleración de Coriolis (ver figura 5). Até agora mencionamos un obxecto que se move verticalmente, pero o que se move horizontalmente tamén sofre un desvío similar. Como todos vimos, ao baleirar una bañeira chea de auga prodúcese un remolino. Por que? A razón é a aceleración de Coriolis antes mencionada. Esta aceleración desvía cara á dereita no hemisferio norte o obxecto que se move horizontalmente e cara á esquerda no hemisferio sur.
Este fenómeno determina o movemento xeral dos ventos e nubes. Cando se crea una zona de baixa presión, o vento diríxese cara ao centro, pero a aceleración de Coriolis fai que as moléculas que forman o vento desvíense cara á dereita, creando un movemento contrario ás agullas do reloxo. Outra boa forma de entender a influencia que produce o movemento de rotación son as oscilacións do péndulo.
Se a Terra non virase e liberásemos o péndulo inicialmente en dirección equi-oeste (punto A) (ver figura 6), estar a oscilar constantemente entre os puntos A e B. O péndulo tende a oscilar sempre no mesmo plano mentres non sofre ningunha perturbación. Pero si deixamos oscilar entre os puntos A e B, desviarase cara á dereita no hemisferio norte, é dicir, o movemento de rotación da Terra fará virar o plano de oscilación do péndulo na dirección das agullas do reloxo e ao outro no hemisferio sur. Isto indícanos que hai una forza que desvía o péndulo do seu plano de oscilación. Esta forza é debida á aceleración de Coriolis.
Foucault en 1851 foi o primeiro en explicar este fenómeno en París cun péndulo de 67 metros. Este ensaio é una boa proba do movemento de rotación da Terra.
Movemento de translación
Calquera nos dirá sen dúbida que a Terra vira ao redor do Sol. Pero, como o sabemos? Que tipo de proba necesitamos paira confirmalo? Que fenómenos fannos pensar que iso é así? Na época de Copérnico crían que o ceo era perfecto, é dicir, que os planetas e todas as estrelas formaban movementos circulares e viraban ao redor da Terra.
Nesa convicción, con todo, había moitos fenómenos que había que aclarar. Por exemplo, ao observar o planeta Marte vían que a súa luz era ás veces máis forte e ás veces máis débil, o que sería imposible si desprazásese á mesma distancia da Terra e en órbita circular.
En Marte tamén lles resultaba incomprensible o movemento retrógrado. Segundo isto, no firmamento parece que o planeta Martitz desprázase na súa dirección (ver figura 7). Podemos postular teorías curiosas paira resolver estes fenómenos (como fixeron ao principio os científicos da época), pero a mellor e máis sinxela explicación destes fenómenos é ter en conta que a Terra orbita ao redor do Sol.
Como se mencionou anteriormente, a Lúa cobre distintos espazos no firmamento. Se observamos una estrela máis próxima a nós desde dous puntos distintos, afastados da órbita da Terra ao redor do Sol, ao proxectar a estrela máis próxima sobre estrelas situadas máis atrás, observaremos que aparece en distintos lugares, como ocorre no caso da Lúa.
Ticho Brahe tentou comprender e observar este fenómeno. Coa comprensión do fenómeno chegou a demostrar o movemento de translación da Terra. Pola contra, Ticho Brahe non foi capaz de medir estes ángulos porque os seus instrumentos tiñan un grao de precisión demasiado baixo. Por tanto, non considerou útil a teoría de que a Terra está a virar ao redor do Sol.
Os instrumentos que se poden utilizar na actualidade son moito máis precisos e pódense medir estes ángulos. A precisión necesaria paira medir este fenómeno é a necesaria paira ver o diámetro da moeda de 25 pesetas a 8 quilómetros.
Ao proxectar a estrela antes mencionada nas estrelas traseiras, o astrónomo Bradley deuse conta de que o efecto que produce era equivalente a unha pequena elipse (ver figura 8). Bradley tamén se deu conta de que nos puntos teoricamente calculados por el nesta pequena elipse non aparecía a estrela. Existía, por tanto, un fenómeno aínda non estudado: Fenómeno da aberración.
Imaxinemos que estamos a traballar co telescopio do monte Pombal. O telescopio ten una lonxitude de 25 m. Sabemos que a luz se move a unha velocidade de 300.000 km por segundo, polo que ata que a luz chega desde a punta do telescopio até os nosos ollos a Terra moveuse 2,5 mm (30 km móvese ao redor do Sol). Por tanto, para que nós vexamos a estrela, o telescopio está dirixido a outro punto do firmamento (ver figura 9).
A aberración é a afirmación innegable de que a Terra está en constante movemento. Isto explícanos por que as observacións e os cálculos teóricos de Bradley non coincidían. As inquietudes expostas e expostas até o momento son o resultado dun intento de satisfacer a curiosidade inherente ao ser humano. Hoxe sabemos que todo isto é así, pero podemos chegar a comprender os fenómenos observando e coñecendo a nosa contorna.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
