Tierra esferica

Imagen del espacio: La superficie curvada del planeta esférico Tierra

Representación artística medieval de una Tierra esférica – con compartimentos que representan tierra, aire y agua (c. 1400)

Tierra esférica o curvatura de la Tierra se refiere a la aproximación de la figura de la Tierra como una esfera. La primera mención documentada del concepto data del siglo V a. C., cuando aparece en los escritos de los filósofos griegos. En el siglo III a. C., la astronomía helenística estableció la forma aproximadamente esférica de la Tierra como un hecho físico y calculó la circunferencia de la Tierra. Este conocimiento fue adoptado gradualmente en todo el Viejo Mundo durante la Antigüedad tardía y la Edad Media. La circunnavegación de Fernando de Magallanes y Juan Sebastián Elcano (1519-1522) logró una demostración práctica de la esfericidad de la Tierra.

El concepto de una Tierra esférica desplazó las creencias anteriores sobre una Tierra plana: en la mitología mesopotámica temprana, el mundo se representaba como un disco que flotaba en el océano con una cúpula celeste hemisférica arriba, y esto constituye la premisa para los primeros mapas del mundo. como las de Anaximandro y Hecateo de Mileto. Otras especulaciones sobre la forma de la Tierra incluyen un zigurat de siete capas o una montaña cósmica, a la que se alude en el Avesta y en los antiguos escritos persas (ver siete climas).

La comprensión de que la figura de la Tierra se describe con mayor precisión como un elipsoide data del siglo XVII, como lo describe Isaac Newton en Principia. A principios del siglo XIX, se determinó que el aplanamiento del elipsoide terrestre era del orden de 1/300 (Delambre, Everest). El valor moderno determinado por el Sistema Geodésico Mundial del Departamento de Defensa de EE. UU. desde la década de 1960 es cercano a 1/298,25.

Causa

La Tierra es lo suficientemente masiva como para que la atracción de la gravedad mantenga su forma aproximadamente esférica. La mayor parte de su desviación de los tallos esféricos de la fuerza centrífuga causada por la rotación alrededor de su eje norte-sur. Esta fuerza deforma la esfera en un elipsoide achatado.

Formación

El Sistema Solar se formó a partir de una nube de polvo que era, al menos parcialmente, el remanente de una o más supernovas que produjeron elementos pesados por nucleosíntesis. Granos de materia acumulados a través de la interacción electrostática. A medida que crecían en masa, la gravedad se hizo cargo de reunir aún más masa, liberando la energía potencial de sus colisiones y cayendo en forma de calor. El disco protoplanetario también tenía una mayor proporción de elementos radiactivos que la Tierra actual porque, con el tiempo, esos elementos se descompusieron. Su descomposición calentó aún más la Tierra primitiva y continúa contribuyendo al balance de calor interno de la Tierra. La Tierra primitiva era, por lo tanto, en su mayor parte líquida.

Una esfera es la única forma estable de un líquido que no gira y que se atrae a sí mismo gravitacionalmente. La aceleración hacia afuera causada por la rotación de la Tierra es mayor en el ecuador que en los polos (donde es cero), por lo que la esfera se deforma en un elipsoide, que representa la forma que tiene la energía potencial más baja para un fluido giratorio. cuerpo. Este elipsoide es un poco más grueso alrededor del ecuador de lo que sería una esfera perfecta. La forma de la Tierra también es un poco grumosa porque está compuesta de diferentes materiales de diferentes densidades que ejercen cantidades ligeramente diferentes de fuerza gravitacional por volumen.

La liquidez de un planeta caliente recién formado permite que los elementos más pesados se hundan hacia el centro y obliga a los elementos más livianos a acercarse a la superficie, un proceso conocido como diferenciación planetaria. Este evento se conoce como la catástrofe de hierro; los elementos pesados más abundantes eran el hierro y el níquel, que ahora forman el núcleo de la Tierra.

Cambios de forma y efectos posteriores

Aunque las rocas de la superficie de la Tierra se han enfriado lo suficiente como para solidificarse, el núcleo externo del planeta todavía está lo suficientemente caliente como para permanecer líquido. Todavía se está liberando energía; La actividad volcánica y tectónica ha empujado rocas hacia colinas y montañas y las ha expulsado de las calderas. Los meteoritos también causan cráteres de impacto y crestas circundantes. Sin embargo, si la liberación de energía de estos procesos se detiene, tienden a erosionarse con el tiempo y regresan a la curva de energía potencial más baja del elipsoide. El clima impulsado por la energía solar también puede mover el agua, las rocas y el suelo para hacer que la Tierra se deforme ligeramente.

La Tierra ondula a medida que la forma de su energía potencial más baja cambia diariamente debido a la gravedad del Sol y la Luna a medida que se mueven con respecto a la Tierra. Esto es lo que provoca las mareas en los océanos' agua, que puede fluir libremente a lo largo del potencial cambiante.

Historia del concepto y la medición

El Erdapfel, el más antiguo globo terrestre sobreviviente (1492/1493)

La forma esférica de la Tierra fue conocida y medida por astrónomos, matemáticos y navegantes de una variedad de culturas antiguas alfabetizadas, incluido el mundo helénico y la antigua India. Etnógrafo griego Megasthenes, c. 300 a. C., se ha interpretado que afirma que los brahmanes contemporáneos de la India creían en una Tierra esférica como el centro del universo. El conocimiento de los griegos fue heredado por la Antigua Roma y los reinos cristianos e islámicos en la Edad Media. La circunnavegación del mundo en la Era de los Descubrimientos proporcionó evidencia directa. Las mejoras en el transporte y otras tecnologías refinaron las estimaciones del tamaño de la Tierra y ayudaron a difundir su conocimiento.

Medición y representación

La geodesia, también llamada geodésica, es la disciplina científica que se ocupa de la medición y representación de la Tierra, su campo gravitacional y los fenómenos geodinámicos (movimiento polar, mareas terrestres y movimiento de la corteza) en un espacio tridimensional variable en el tiempo.

La geodesia se ocupa principalmente del posicionamiento y el campo de gravedad y los aspectos geométricos de sus variaciones temporales, aunque también puede incluir el estudio del campo magnético de la Tierra. Especialmente en el mundo de habla alemana, la geodesia se divide en geomedición ("Erdmessung" o "höhere Geodäsie"), que se ocupa de medir la Tierra a escala global, y topografía ("Ingenieurgeodäsie"), que se ocupa de medir partes de la superficie.

La forma de la Tierra se puede considerar al menos de dos maneras:

• como la forma de la geoide, el nivel medio del mar del océano mundial; o
• como la forma de la superficie terrestre de la Tierra mientras se eleva por encima y cae por debajo del mar.

A medida que la ciencia de la geodesia midió la Tierra con mayor precisión, primero se descubrió que la forma del geoide no era una esfera perfecta sino que se aproximaba a un esferoide achatado, un tipo específico de elipsoide. Mediciones más recientes han medido el geoide con una precisión sin precedentes, revelando concentraciones de masa debajo de la superficie de la Tierra.

Evidencia