Cronología de las estimaciones de la Tierra

Esta es una cronología de la comprensión humana de la forma y el tamaño del planeta Tierra desde la antigüedad hasta las mediciones científicas modernas. La Tierra tiene la forma general de una esfera , pero es achatada debido a la revolución del planeta. La Tierra es un esferoide achatado irregular porque ni el interior ni la superficie de la Tierra son uniformes, por lo que se utiliza un esferoide achatado de referencia, como el Sistema Geodésico Mundial (WGS) , para mapear la Tierra horizontalmente. El esferoide de referencia actual es WGS 84. Este esferoide de referencia se utiliza luego para crear un geoide equigeopotencial para mapear la Tierra verticalmente. Un geoide representa la forma general de la Tierra si los océanos y la atmósfera estuvieran en reposo. La elevación del geoide reemplaza la noción anterior de nivel del mar , ya que los océanos nunca están en reposo.

A partir de la aparente desaparición de cumbres montañosas , islas y barcos bajo el horizonte a medida que aumentaba su distancia del observador, muchos pueblos antiguos comprendieron que la Tierra tenía algún tipo de curvatura positiva . Al observar la apariencia esférica de la Luna, muchos pueblos antiguos pensaron que la Tierra debía tener una forma similar. Alrededor del año 500 a. C. , el matemático griego Pitágoras de Samos enseñó que una esfera es la "forma perfecta" y que la Tierra tiene forma de esfera porque "lo que los dioses crean debe ser perfecto". Si bien hubo defensores de una Tierra plana , una Tierra abovedada , una Tierra cilíndrica , etc., la mayoría de los filósofos antiguos y medievales argumentaron que la Tierra debía tener forma esférica.

La Revolución Científica del siglo XVII proporcionó nuevos conocimientos sobre la Tierra. En 1659, el polímata holandés Christiaan Huygens publicó De vi Centrifuga, que describía la fuerza centrífuga . En octubre de 1666, el polímata inglés Isaac Newton publicó De analysi per aequationes numero terminorum infinitas ^{[ 1 ],} que explicaba su nuevo cálculo . En 1671, el sacerdote y astrónomo francés Jean-Félix Picard publicó Mesure de la Terre ^{[ 2 ],} que detallaba su medición precisa del meridiano de París . En noviembre de 1687, Newton publicó por primera vez Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ^{[ 3 ],} que explicaba sus tres leyes del movimiento y su ley de gravitación universal . Newton se dio cuenta de que la rotación de la Tierra debía haberla forzado a adoptar la forma de un esferoide achatado . Newton supuso que la Tierra era un esferoide achatado (correcto) de densidad esencialmente uniforme (incorrecto) y utilizó la Medida de la Tierra de Picard y el cálculo para determinar el achatamiento de la Tierra a partir de la relación entre la fuerza de gravedad y la fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra en su ecuador , obteniendo un valor de +0,434%, notablemente preciso dadas sus suposiciones. ^{[ 4 ]}

En 1720, Jacques Cassini , director del Observatorio de París , publicó Traité de la grandeur et de la figure de la terre . ^{[ 5 ]} Cassini rechazó la teoría de la gravitación universal de Newton, después de que sus mediciones (erróneas) indicaran que la Tierra era un esferoide prolato . Esta disputa se prolongó hasta que la Misión Geodésica Francesa al Ecuador de 1735-1751 y la Misión Geodésica Francesa a Laponia de 1736-1737 resolvieron la cuestión a favor de Newton y un esferoide oblato. En 1738, Pierre Louis Maupertuis, de la expedición a Laponia, publicó La Figure de la Terre, déterminée par les Observations , ^{[ 6 ]} la primera medición directa del achatamiento de la Tierra como +0,524%. Las mediciones modernas del achatamiento de la Tierra son +0,335281% ± 0,000001%.

La afirmación de Pitágoras (c. 570-495 a. C.) de que la Tierra era una esfera impulsó a sus seguidores a especular sobre su tamaño. Aristóteles (384-322 a. C.) escribe en De caelo [ ^{7 ]} que «los matemáticos que intentan calcular la circunferencia de la Tierra llegan a la cifra de 400 000 ^estadios » . Arquímedes (c. 287-212 a. C.) creía que la Tierra debía ser más pequeña, con una circunferencia de unos 300 000 estadios. Estas eran meras conjeturas. Dado que la longitud de un estadio variaba según el lugar y la época, es difícil determinar cuánto sobreestimaron estas estimaciones el tamaño de la Tierra.

Eratóstenes (c. 276-194 a. C.) fue el primero en utilizar la observación empírica para calcular la circunferencia de la Tierra. Si bien cometió errores, estos tendieron a compensarse, dando como resultado una predicción sorprendentemente acertada. Si Eratóstenes utilizó un estadio de entre 150,9 y 166,8 metros (495 y 547 pies) , su circunferencia de 252 000 estadios se encontraba dentro del 5 % de la circunferencia volumétrica de la Tierra actualmente aceptada.

Las estimaciones posteriores emplearon diversos métodos para calcular la circunferencia de la Tierra con distintos grados de éxito. Algunos historiadores creen que el siempre optimista Cristóbal Colón (1451-1506) pudo haber utilizado la circunferencia obsoleta de 180 000 estadios de Ptolomeo (c. 100-170) para justificar su viaje a la India. Colón tuvo mucha suerte de que las Antillas estuvieran en su ruta hacia la India.

No fue hasta el desarrollo del teodolito en 1576 y del telescopio refractor en 1608 que los instrumentos de topografía y astronomía alcanzaron la precisión suficiente para realizar mediciones exactas del tamaño de la Tierra. La aceptación del esferoide oblato de Newton en el siglo XVIII inauguró la nueva era de la geodesia . Esta disciplina se ha visto revolucionada por el desarrollo del primer reloj atómico práctico en 1955, el lanzamiento del primer satélite artificial en 1957 y el desarrollo del primer láser en 1960.

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