Observando la Tierra

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

• Astronomia

Hoy en día nadie duda de que la Tierra es redonda, sobre todo al ver las fotos enviadas por los satélites. Sin embargo, hay que tener en cuenta que no necesitamos estos avances tecnológicos para afirmar esto, basta con analizar los fenómenos de nuestro entorno para encontrar esas respuestas. Miremos por un momento nuestra Tierra...

Imagen de la Tierra

En la zona del mar, a menudo habréis visto algún barco alejándose del horizonte. Si nos fijamos con atención, el primer tramo que se ve extinguido es su casco, en el que sólo se ve el mástil hasta su completa desaparición (ver figura 1).

El estudio de la sombra de los objetos es otra forma de descartar la hipótesis de la planitud de la Tierra. Si medimos las sombras de los dos palos el mismo día y a la misma hora en diferentes lugares alejados entre sí, las longitudes deberían ser iguales si la Tierra es plana. Pero no es así. En esta observación se explica claramente que las sombras son de diferentes dimensiones. Como se puede observar en la figura 2, este fenómeno puede explicarse por la naturaleza circular de la Tierra.

Además de lo que podemos observar en la Tierra, al mirar al cielo podemos encontrar fácilmente la explicación de esta afirmación.

Los antiguos marineros iban lejos a pescar o a conocer otros países. En estos viajes las estrellas les ofrecían una gran ayuda, ya que gracias a ellas podían seguir la dirección correcta. A su regreso descubrían las tierras ricas y las estrellas más recientes. ¿Cómo es posible? Admitiendo que la tierra es plana, sería imposible realizar diferentes observaciones, ya que la aparición de la masa debería ser la misma independientemente de donde estemos. Por ejemplo, al dirigirnos hacia el Norte vemos a las estrellas del Sur cada vez más abajo y las del Norte cada vez más altas.

Los fenómenos astronómicos siempre han despertado la curiosidad del ser humano. Entre ellos, los eclipses son uno de los más atractivos. El hecho de que la Luna y la superficie del Sol aparecieran recubiertas por una oscura mancha era considerado antiguamente un castigo de Dios. Con el tiempo estas creencias se han ido superando y hoy sabemos que estos fenómenos son debidos a las sombras de la Tierra o de la Luna.

Cuando la Tierra se sitúa entre el Sol y la Luna, proyecta su sombra sobre la superficie de la Luna.

¿Alguna vez habéis mirado la forma de esa sombra? A lo largo del eclipse de Luna vemos la expansión de un disco circular por la superficie de la Luna. Al ser esta sombra la que genera la Tierra, percibimos su aspecto.

Sobre los movimientos de la Tierra

Movimiento de rotación

Otro fenómeno con nuestro sentido es el movimiento de estrellas y planetas de nuestro entorno. Los vemos todos los días saliendo por el este y entrando por el oeste. ¿Cómo llegar a deducir el movimiento de la propia Tierra?

Supongamos que la Tierra no gira sobre su eje, entonces podríamos calcular el movimiento de los astros alrededor de la Tierra conociendo su distancia.

Cualquier objeto de amasado, incluido el Sol y la Luna, da una vuelta completa (360º) a la Tierra en 24 horas. Por lo tanto, en una hora realizaría un movimiento de quince grados. En cuanto a la Luna, la distancia a la Tierra es de 384.000 km y utilizando una fórmula muy conocida en la geometría, podemos calcular la velocidad de la Luna (ver figura 3):

S = x R

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

La
velocidad de la luna será de 100.531 km/h. Vemos que la luna se mueve entre las estrellas. Esto significa que las estrellas están detrás de la Luna. Si proyectamos la Luna sobre estas estrellas desde diferentes puntos de la tierra a la misma hora, veremos que cubre diferentes estrellas (ver figura 4). Así que las estrellas están mucho más atrasadas que la Luna. Si suponemos que alguna estrella está 100 veces más lejos, su velocidad será 100 veces mayor que la de la Luna. Y si las estrellas están mucho más lejos, es imposible dar esas velocidades. La estrella más cercana se encuentra a 9,5 billones de km, su velocidad debería ser mayor que la de la luz y, como sabemos, es imposible. Ahí está la afirmación.

Para explicar que la Tierra gira sobre su eje se pueden considerar otros fenómenos. Si lanzamos un objeto desde una torre, no se trata sólo de un movimiento vertical y veremos que se desvía hacia el sureste: cuanto mayor sea la velocidad mayor será el desvío. Este fenómeno es consecuencia de dos tipos de aceleraciones diferentes. Debido a la aceleración centrífuga se desviará hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur. Por su parte, la aceleración de Coriolis provocará un desvío en ambos hemisferios hacia el Este.

Debido al movimiento de rotación de la Tierra, el objeto se moverá bajo estas dos aceleraciones, una centrífuga y otra aceleración de Coriolis (ver figura 5). Hasta ahora hemos mencionado un objeto que se mueve verticalmente, pero el que se mueve horizontalmente también sufre un desvío similar. Como todos hemos visto, al vaciar una bañera llena de agua se produce un remolino. ¿Por qué? La razón es la aceleración de Coriolis antes mencionada. Esta aceleración desvía hacia la derecha en el hemisferio norte el objeto que se mueve horizontalmente y hacia la izquierda en el hemisferio sur.

Este fenómeno determina el movimiento general de los vientos y nubes. Cuando se crea una zona de baja presión, el viento se dirige hacia el centro, pero la aceleración de Coriolis hace que las moléculas que forman el viento se desvíen hacia la derecha, creando un movimiento contrario a las agujas del reloj. Otra buena forma de entender la influencia que produce el movimiento de rotación son las oscilaciones del péndulo.

Si la Tierra no girase y liberáramos el péndulo inicialmente en dirección equi-oeste (punto A) (ver figura 6), se estaría oscilando constantemente entre los puntos A y B. El péndulo tiende a oscilar siempre en el mismo plano mientras no sufre ninguna perturbación. Pero si dejamos oscilar entre los puntos A y B, se desviará hacia la derecha en el hemisferio norte, es decir, el movimiento de rotación de la Tierra hará girar el plano de oscilación del péndulo en la dirección de las agujas del reloj y al otro en el hemisferio sur. Esto nos indica que hay una fuerza que desvía el péndulo de su plano de oscilación. Esta fuerza es debida a la aceleración de Coriolis.

Foucault en 1851 fue el primero en explicar este fenómeno en París con un péndulo de 67 metros. Este ensayo es una buena prueba del movimiento de rotación de la Tierra.

Movimiento de traslación

Cualquiera nos dirá sin duda que la Tierra gira alrededor del Sol. Pero, ¿cómo lo sabemos? ¿Qué tipo de prueba necesitamos para confirmarlo? ¿Qué fenómenos nos hacen pensar que eso es así? En la época de Copérnico creían que el cielo era perfecto, es decir, que los planetas y todas las estrellas formaban movimientos circulares y giraban alrededor de la Tierra.

En esa convicción, sin embargo, había muchos fenómenos que había que aclarar. Por ejemplo, al observar el planeta Marte veían que su luz era a veces más fuerte y a veces más débil, lo que sería imposible si se desplazase a la misma distancia de la Tierra y en órbita circular.

En Marte también les resultaba incomprensible el movimiento retrógrado. Según esto, en el firmamento parece que el planeta Martitz se desplaza en su dirección (ver figura 7). Podemos postular teorías curiosas para resolver estos fenómenos (como hicieron al principio los científicos de la época), pero la mejor y más sencilla explicación de estos fenómenos es tener en cuenta que la Tierra orbita alrededor del Sol.

Como se ha mencionado anteriormente, la Luna cubre distintos espacios en el firmamento. Si observamos una estrella más cercana a nosotros desde dos puntos distintos, alejados de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, al proyectar la estrella más cercana sobre estrellas situadas más atrás, observaremos que aparece en distintos lugares, como ocurre en el caso de la Luna.

Ticho Brahe intentó comprender y observar este fenómeno. Con la comprensión del fenómeno llegó a demostrar el movimiento de traslación de la Tierra. Por el contrario, Ticho Brahe no fue capaz de medir estos ángulos porque sus instrumentos tenían un grado de precisión demasiado bajo. Por lo tanto, no consideró útil la teoría de que la Tierra está girando alrededor del Sol.

Los instrumentos que se pueden utilizar en la actualidad son mucho más precisos y se pueden medir estos ángulos. La precisión necesaria para medir este fenómeno es la necesaria para ver el diámetro de la moneda de 25 pesetas a 8 kilómetros.

Al proyectar la estrella antes mencionada en las estrellas traseras, el astrónomo Bradley se dio cuenta de que el efecto que produce era equivalente a una pequeña elipse (ver figura 8). Bradley también se dio cuenta de que en los puntos teóricamente calculados por él en esta pequeña elipse no aparecía la estrella. Existía, por tanto, un fenómeno aún no estudiado: Fenómeno de la aberración.

Imaginemos que estamos trabajando con el telescopio del monte Palomar. El telescopio tiene una longitud de 25 m. Sabemos que la luz se mueve a una velocidad de 300.000 km por segundo, por lo que hasta que la luz llega desde la punta del telescopio hasta nuestros ojos la Tierra se ha movido 2,5 mm (30 km se mueve alrededor del Sol). Por tanto, para que nosotros veamos la estrella, el telescopio está dirigido a otro punto del firmamento (ver figura 9).

La aberración es la afirmación innegable de que la Tierra está en constante movimiento. Esto nos explica por qué las observaciones y los cálculos teóricos de Bradley no coincidían. Las inquietudes planteadas y expuestas hasta el momento son el resultado de un intento de satisfacer la curiosidad inherente al ser humano. Hoy sabemos que todo esto es así, pero podemos llegar a comprender los fenómenos observando y conociendo nuestro entorno.