Observant la Terra

1995/12/01 Millet Mendibil, Miren Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Avui dia ningú dubte que la Terra és rodona, sobretot en veure les fotos enviades pels satèl·lits. No obstant això, cal tenir en compte que no necessitem aquests avanços tecnològics per a afirmar això, n'hi ha prou amb analitzar els fenòmens del nostre entorn per a trobar aquestes respostes. Mirem per un moment la nostra Terra...

Imatge de la Terra

En la zona de la mar, sovint haureu vist algun vaixell allunyant-se de l'horitzó. Si ens fixem amb atenció, el primer tram que es veu extingit és el seu casc, en el qual només es veu el masteler fins a la seva completa desaparició (veure figura 1).

L'estudi de l'ombra dels objectes és una altra manera de descartar la hipòtesi de la planitud de la Terra. Si mesurem les ombres dels dos pals el mateix dia i a la mateixa hora en diferents llocs allunyats entre si, les longituds haurien de ser iguals si la Terra és plana. Però no és així. En aquesta observació s'explica clarament que les ombres són de diferents dimensions. Com es pot observar en la figura 2, aquest fenomen pot explicar-se per la naturalesa circular de la Terra.

A més del que podem observar en la Terra, en mirar al cel podem trobar fàcilment l'explicació d'aquesta afirmació.

Els antics mariners anaven lluny a pescar o a conèixer altres països. En aquests viatges les estrelles els oferien una gran ajuda, ja que gràcies a elles podien seguir la direcció correcta. Al seu retorn descobrien les terres riques i les estrelles més recents. Com és possible? Admetent que la terra és plana, seria impossible realitzar diferents observacions, ja que l'aparició de la massa hauria de ser la mateixa independentment d'on estiguem. Per exemple, en dirigir-nos cap al Nord veiem a les estrelles del Sud cada vegada més a baix i les del Nord cada vegada més altes.

Els fenòmens astronòmics sempre han encuriosit de l'ésser humà. Entre ells, els eclipsis són un dels més atractius. El fet que la Lluna i la superfície del Sol apareguessin recobertes per una fosca taca era considerat antigament un càstig de Déu. Amb el temps aquestes creences s'han anat superant i avui sabem que aquests fenòmens són deguts a les ombres de la Terra o de la Lluna.

Quan la Terra se situa entre el Sol i la Lluna, projecta la seva ombra sobre la superfície de la Lluna.

Alguna vegada heu mirat la forma d'aquesta ombra? Al llarg de l'eclipsi de Lluna veiem l'expansió d'un disc circular per la superfície de la Lluna. A l'ésser aquesta ombra la que genera la Terra, percebem el seu aspecte.

Sobre els moviments de la Terra

Moviment de rotació

Un altre fenomen amb el nostre sentit és el moviment d'estrelles i planetes del nostre entorn. Els veiem tots els dies sortint per l'est i entrant per l'oest. Com arribar a deduir el moviment de la pròpia Terra?

Suposem que la Terra no gira sobre el seu eix, llavors podríem calcular el moviment dels astres al voltant de la Terra coneixent la seva distància.

Qualsevol objecte de pastat, inclòs el Sol i la Lluna, fa un volt completa (360°) a la Terra en 24 hores. Per tant, en una hora realitzaria un moviment de quinze graus. Quant a la Lluna, la distància a la Terra és de 384.000 km i utilitzant una fórmula molt coneguda en la geometria, podem calcular la velocitat de la Lluna (veure figura 3):

S = x R S = 384.000 x 15 x> / 180 =100.531 km

La velocitat de la lluna serà de 100.531 km/h. Veiem que la lluna es mou entre les estrelles. Això significa que les estrelles estan darrere de la Lluna. Si projectem la Lluna sobre aquestes estrelles des de diferents punts de la terra a la mateixa hora, veurem que cobreix diferents estrelles (veure figura 4). Així que les estrelles estan molt més endarrerides que la Lluna. Si suposem que alguna estrella està 100 vegades més lluny, la seva velocitat serà 100 vegades major que la de la Lluna. I si les estrelles estan molt més lluny, és impossible donar aquestes velocitats. L'estrella més pròxima es troba a 9,5 bilions de km, la seva velocitat hauria de ser major que la de la llum i, com sabem, és impossible. Aquí està l'afirmació.

Per a explicar que la Terra gira sobre el seu eix es poden considerar altres fenòmens. Si llancem un objecte des d'una torre, no es tracta només d'un moviment vertical i veurem que es desvia cap al sud-est: com més gran sigui la velocitat major serà el desviament. Aquest fenomen és conseqüència de dos tipus d'acceleracions diferents. A causa de l'acceleració centrífuga es desviarà cap al sud en l'hemisferi nord i cap al nord en l'hemisferi sud. Per part seva, l'acceleració de Coriolis provocarà un desviament en tots dos hemisferis cap a l'Est.

A causa del moviment de rotació de la Terra, l'objecte es mourà sota aquestes dues acceleracions, una centrífuga i una altra acceleració de Coriolis (veure figura 5). Fins ara hem esmentat un objecte que es mou verticalment, però el que es mou horitzontalment també sofreix un desviament similar. Com tots hem vist, en buidar una banyera plena d'aigua es produeix un remolí. Per què? La raó és l'acceleració de Coriolis abans esmentada. Aquesta acceleració desvia cap a la dreta en l'hemisferi nord l'objecte que es mou horitzontalment i cap a l'esquerra en l'hemisferi sud.

Aquest fenomen determina el moviment general dels vents i núvols. Quan es crea una zona de baixa pressió, el vent es dirigeix cap al centre, però l'acceleració de Coriolis fa que les molècules que formen el vent es desviïn cap a la dreta, creant un moviment contrari a les agulles del rellotge. Una altra bona manera d'entendre la influència que produeix el moviment de rotació són les oscil·lacions del pèndol.

Si la Terra no girés i alliberéssim el pèndol inicialment en direcció equi-oest (punt A) (veure figura 6), s'estaria oscil·lant constantment entre els punts A i B. El pèndol tendeix a oscil·lar sempre en el mateix pla mentre no sofreix cap pertorbació. Però si deixem oscil·lar entre els punts A i B, es desviarà cap a la dreta en l'hemisferi nord, és a dir, el moviment de rotació de la Terra farà girar el pla d'oscil·lació del pèndol en la direcció de les agulles del rellotge i a l'altre en l'hemisferi sud. Això ens indica que hi ha una força que desvia el pèndol del seu pla d'oscil·lació. Aquesta força és deguda a l'acceleració de Coriolis.

Foucault en 1851 va ser el primer a explicar aquest fenomen a París amb un pèndol de 67 metres. Aquest assaig és una bona prova del moviment de rotació de la Terra.

Moviment de translació

Qualsevol ens dirà sens dubte que la Terra gira al voltant del Sol. Però, com ho sabem? Quin tipus de prova necessitem per a confirmar-ho? Quins fenòmens ens fan pensar que això és així? En l'època de Copèrnic creien que el cel era perfecte, és a dir, que els planetes i totes les estrelles formaven moviments circulars i giraven al voltant de la Terra.

En aquesta convicció, no obstant això, hi havia molts fenòmens que calia aclarir. Per exemple, en observar el planeta Mart veien que la seva llum era a vegades més forta i a vegades més feble, la qual cosa seria impossible si es desplacés a la mateixa distància de la Terra i en òrbita circular.

En Mart també els resultava incomprensible el moviment retrògrad. Segons això, en el firmament sembla que el planeta Martitz es desplaça en la seva adreça (veure figura 7). Podem postular teories curioses per a resoldre aquests fenòmens (com van fer al principi els científics de l'època), però la millor i més senzilla explicació d'aquests fenòmens és tenir en compte que la Terra orbita al voltant del Sol.

Com s'ha esmentat anteriorment, la Lluna cobreix diferents espais en el firmament. Si observem una estrella més pròxima a nosaltres des de dos punts diferents, allunyats de l'òrbita de la Terra al voltant del Sol, en projectar l'estrella més pròxima sobre estrelles situades més enrere, observarem que apareix en diferents llocs, com ocorre en el cas de la Lluna.

Ticho Brahe va intentar comprendre i observar aquest fenomen. Amb la comprensió del fenomen va arribar a demostrar el moviment de translació de la Terra. Per contra, Ticho Brahe no va ser capaç de mesurar aquests angles perquè els seus instruments tenien un grau de precisió massa baix. Per tant, no va considerar útil la teoria que la Terra està girant al voltant del Sol.

Els instruments que es poden utilitzar en l'actualitat són molt més precisos i es poden mesurar aquests angles. La precisió necessària per a mesurar aquest fenomen és la necessària per a veure el diàmetre de la moneda de 25 pessetes a 8 quilòmetres.

En projectar l'estrella abans esmentada en les estrelles posteriors, l'astrònom Bradley es va adonar que l'efecte que produeix era equivalent a una petita el·lipse (veure figura 8). Bradley també es va adonar que en els punts teòricament calculats per ell en aquesta petita el·lipse no apareixia l'estrella. Existia, per tant, un fenomen encara no estudiat: Fenomen de l'aberració.

Imaginem que estem treballant amb el telescopi de la muntanya Palomar. El telescopi té una longitud de 25 m. Sabem que la llum es mou a una velocitat de 300.000 km per segon, per la qual cosa fins que la llum arriba des de la punta del telescopi fins als nostres ulls la Terra s'ha mogut 2,5 mm (30 km es mou al voltant del Sol). Per tant, perquè nosaltres vegem l'estrella, el telescopi està dirigit a un altre punt del firmament (veure figura 9).

L'aberració és l'afirmació innegable que la Terra està en constant moviment. Això ens explica per què les observacions i els càlculs teòrics de Bradley no coincidien. Les inquietuds plantejades i exposades fins al moment són el resultat d'un intent de satisfer la curiositat inherent a l'ésser humà. Avui sabem que tot això és així, però podem arribar a comprendre els fenòmens observant i coneixent el nostre entorn.