20 λόγοι που γνωρίζουμε ότι η γη είναι σφαιρική

Φωτογραφία από τον AJ Colores στο Unsplash

Στις προσπάθειές τους να καλύψουν όλα τα θέματα στο δεδομένο πρόγραμμα σπουδών, οι εκπαιδευτικοί συχνά επικεντρώνονται περισσότερο στην περιγραφή των αποτελεσμάτων και των θεωρημάτων. σε αντίθεση με το ταξίδι μας για να ανακαλύψουμε πώς η επιστήμη προήλθε από παλιές ιδέες, πειράματα και συχνά κομψά μαθηματικά. Ένα πρόβλημα που οδηγεί σε αυτό είναι ότι καταλήγουμε να γνωρίζουμε πολλά γεγονότα και τύπους χωρίς να θυμόμαστε πώς ανακαλύφθηκαν ή γιατί ισχύουν.

Η γνώση που υπάρχει εδώ και αρκετά χρόνια είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στο να θεωρείται δεδομένη. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η γνώση ότι η Γη είναι σφαιρική σε αντίθεση με την επίπεδη. Σε αυτό το άρθρο, η λέξη «σφαιρικό» χρησιμοποιείται ελαφρά. το ακριβές σχήμα της Γης είναι ένα πλάγιο σφαιροειδές, ένα είδος ελλειψοειδούς.

Το μέγεθός μας σε σχέση με τη Γη είναι πολύ μικρό για να παρατηρηθεί μια καμπύλη. Σε ένα μικρό πλάσμα που μόλις έμαθε να περπατά γύρω από μια μικρή περιοχή της Γης, δεν θα υπήρχε άμεση ένδειξη ότι η Γη είναι στρογγυλή. Ωστόσο, οι πρόγονοί μας συνέλεξαν σταδιακά στοιχεία που έρχονταν σε αντίθεση με την πρωτόγονη ιδέα ότι η Γη είναι επίπεδη. Αυτό το άρθρο είναι ένα ταξίδι μέσα από όλες τις ιδέες και τις παρατηρήσεις που υποδηλώνουν ότι η Γη είναι σφαιρική.

1. Πλοία και ορίζοντας

Ο ορίζοντας είναι η γραμμή στην οποία φαίνεται η επιφάνεια της Γης και του ουρανού. Όταν τα πλοία που πλέουν μακριά εξαφανίζονται στον ορίζοντα, το κάνουν από κάτω. Η κορυφή εξαφανίζεται αργότερα, γεγονός που δημιουργεί την ψευδαίσθηση ότι το πλοίο βυθίζεται. Ομοίως, όταν τα πλοία εμφανίζονται από τον ορίζοντα, η κορυφή εμφανίζεται πρώτα και μετά το υπόλοιπο του πλοίου.

2. Δεν μπορούμε να δούμε πολύ μακριά

Ας πούμε ότι στέκεστε στη δυτική ακτή της Βόρειας Αμερικής μια σαφή ημέρα. Ενώ μπορείτε να δείτε τον ήλιο και το φεγγάρι στον ουρανό, που είναι αρκετά μακριά, δεν μπορείτε να δείτε την Ιαπωνία αν κοιτάξετε προς τα δυτικά. Ο λόγος που δεν μπορείτε να δείτε τόσο μακριά στη Γη είναι ότι το φως κινείται σε ευθεία γραμμή και ως εκ τούτου δεν μπορεί να ακολουθήσει την καμπύλη της Γης.

3. Ορατότητα και υπερυψωμένες περιοχές

Πολλοί ναυτικοί γνωρίζουν το γεγονός ότι οι υπερυψωμένες περιοχές της γης είναι ορατές σε μεγαλύτερες αποστάσεις από αυτές που είναι λιγότερο ανυψωμένες. Επιπλέον, εάν κάποιος στέκεται σε υπερυψωμένη περιοχή, είναι σε θέση να δει πιο μακριά στην απόσταση σε σύγκριση με το αν στεκόταν σε χαμηλότερο υψόμετρο. Η καμπυλότητα της Γης είναι υπεύθυνη για αυτές τις παρατηρήσεις.

4. Άλλοι πλανήτες είναι σφαιρικοί

Ο υδράργυρος, η Αφροδίτη, ο Άρης, ο Δίας και ο Κρόνος μπορούν να φανούν με γυμνό μάτι. Το 1781, ο Γουίλιαμ Χέρσελ χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο του για να παρατηρήσει την κίνηση του Ουρανού και ανακάλυψε ότι ήταν ένας πλανήτης, όχι ένα αστέρι όπως πιστεύεται προηγουμένως. Με βάση μικρές διαταραχές στην τροχιά του Ουρανού, τότε προέβλεπε ότι υπήρχε και ένας πιο μακρινός πλανήτης. Το 1846, ο Ποσειδώνας ανακαλύφθηκε ότι ήταν αυτός ο πλανήτης (θεωρήθηκε επίσης προηγουμένως ως αστέρι). Εάν οι άλλοι πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα μπορούν να παρατηρηθούν ότι είναι σφαιρικοί, γιατί πρέπει να είναι διαφορετικοί;

5. Τα περισσότερα πράγματα είναι σφαιρικά

Όχι μόνο οι πλανήτες είναι σφαιρικοί, αλλά και τα αστέρια και τα φεγγάρια. Στην πραγματικότητα, οι δυνάμεις της φύσης είναι τέτοιες που τα αντικείμενα τείνουν να σχηματίζονται σε σφαίρες, είτε πρόκειται για ουράνια σώματα είτε για απλές φυσαλίδες σαπουνιού. Στην περίπτωση φυσαλίδων σαπουνιού, η επιφανειακή τάση, η οποία θέλει να κάνει τη φυσαλίδα μικρότερη προς όλες τις κατευθύνσεις, προκαλεί το σφαιρικό σχήμα. Στην περίπτωση των κοσμικών αντικειμένων, είναι η βαρύτητα που προσπαθεί να καταρρεύσει την ύλη προς όλες τις κατευθύνσεις, καθώς όλα τα άτομα έλκονται προς ένα κοινό κέντρο βάρους.

Εάν ένα σφαιρικό αντικείμενο περιστρέφεται, η περιστροφή ισοπεδώνεται προς τα έξω, καθιστώντας τη σφαίρα ευρύτερη στον ισημερινό και στενότερη στους πόλους. Αυτό συμβαίνει επειδή, στην περίπτωση της γρήγορης περιστροφής, η κεντρομόλος δύναμη ξεπερνά τη βαρυτική έλξη προσπαθώντας να δημιουργήσει ένα σφαιρικό σχήμα. Η Γη είναι ένα παράδειγμα αυτού, εξ ου και το κυματοειδές σφαιροειδές σχήμα. Ο Δίας είναι ο ταχύτερος περιστρεφόμενος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα και ως εκ τούτου είναι πιο πεπλατυσμένος από τη Γη. Ο ήλιος περιστρέφεται αργά, αλλά υπάρχουν και άλλα αστέρια που περιστρέφονται γρήγορα και έχουν επίσης ισοπεδωμένα σχήματα. Η γρήγορη περιστροφή είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο οι δίσκοι αύξησης της μαύρης τρύπας, τα ηλιακά συστήματα και οι γαλαξίες εμφανίζουν επίπεδα επίπεδα δίσκους.

6. Διακύμανση θερμοκρασίας από ισημερινό σε πόλους

Η Γη έχει κλίση 23,5 μοίρες σε σχέση με τον ήλιο. Το βόρειο ημισφαίριο έχει κλίση προς τον ήλιο για 6 μήνες, ενώ το νότιο ημισφαίριο έχει κλίση μακριά και το αντίστροφο. Κατά συνέπεια, ενώ οι περιοχές του ισημερινού δέχονται άμεσο ηλιακό φως όλο το χρόνο, οι πολικές περιοχές περνούν το μισό του χρόνου που δείχνει μακριά από τον ήλιο. Αυτή η διαφορά στην έκθεση στο φως του ήλιου οδηγεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες πιο κοντά στον ισημερινό.

Η κλίση της Γης εξηγεί επίσης το ακραίο μήκος της ημέρας και της νύχτας σε πολικές τοποθεσίες. Ενώ η διάρκεια της ημέρας στον ισημερινό είναι σχεδόν ακριβώς 12 ώρες λόγω του ισημερινού να λαμβάνει πάντα άμεσο ηλιακό φως, το μήκος της ημέρας και της νύχτας στους πόλους επηρεάζεται από τη θέση της Γης σε σχέση με τον ήλιο.

Η κλίση της Γης είναι επίσης ο λόγος που υπάρχουν τέσσερις εποχές και ότι καθώς πλησιάζουμε στον ισημερινό, η ένταση των εποχών μειώνεται έως ότου είναι εντελώς ανύπαρκτα ακριβώς στον ισημερινό.

7. Η Γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο

Η ιδέα ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο προτάθηκε για πρώτη φορά τον 3ο αιώνα π.Χ. από τον Αρίσταρχο της Σάμου. Μέχρι τότε, οι αρχαίοι Έλληνες είχαν ήδη καταλάβει ότι η Γη είναι στρογγυλή, και είχε υπολογίσει ακόμη και το μέγεθος της Γης καθώς και την απόστασή της από τον ήλιο και το φεγγάρι. Ωστόσο, το γεγονός ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο μας επιτρέπει να συμπεράνουμε με διάφορους τρόπους ότι η Γη πρέπει να είναι σφαιρική. Για παράδειγμα, ο ήλιος ανατέλλει και δύει. Επειδή ο ήλιος δεν κινείται πολύ σε σχέση με τη Γη, η ίδια η Γη πρέπει να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της, προκειμένου να είναι δυνατός ο κύκλος ημέρας και νύχτας. Για να περιστρέφεται η Γη με αυτόν τον τρόπο, πρέπει να είναι στρογγυλή.

8. Σκιές ραβδιών

Τα ραβδιά που τοποθετούνται κάθετα στο έδαφος σε απομακρυσμένες θέσεις έχουν σκιές διαφορετικών μηκών. Οι αρχαίοι Έλληνες ήταν οι πρώτοι που συνέκριναν τις σκιές των ραβδιών σε διαφορετικές τοποθεσίες. Για παράδειγμα, ανακάλυψαν ότι όταν ο ήλιος ήταν πάνω από πάνω σε ένα μέρος, το ραβδί εκεί δεν είχε σχεδόν καθόλου σκιά. Ταυτόχρονα, σε μια άλλη πόλη, το ραβδί εκεί έριχνε σκιά. Εάν η Γη ήταν επίπεδη, και τα δύο ραβδιά θα έδειχναν την ίδια σκιά επειδή θα ήταν στην ίδια γωνία προς τον ήλιο. Όχι μόνο οι αρχαίοι Έλληνες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η Γη πρέπει να είναι στρογγυλή, χρησιμοποίησαν επίσης τις μετρήσεις σκιάς για να υπολογίσουν την περιφέρεια της Γης με αξιοπρεπή ακρίβεια.

9. Παλίρροιες

Η βαρυτική έλξη της Σελήνης αναγκάζει τους ωκεανούς να διογκωθούν προς την κατεύθυνση του φεγγαριού. Η διόγκωση εμφανίζεται τόσο στην πλευρά που βλέπει το φεγγάρι όσο και στην αντίθετη πλευρά. Παρόλο που μπορεί να μην είναι άμεσα προφανές γιατί υπάρχει μια διόγκωση στην απέναντι πλευρά του φεγγαριού, ο λόγος είναι ότι η ίδια η Γη τραβιέται επίσης προς το φεγγάρι, και ως εκ τούτου μακριά από το νερό στην άκρη πλευρά. Δεδομένου ότι αυτό συμβαίνει καθώς η Γη περιστρέφεται, δημιουργούνται παλίρροιες. Συγκεκριμένα, αυτό οδηγεί σε δύο (υψηλή) παλίρροια κάθε μέρα. Φυσικά, αυτό θα μπορούσε να συμβεί μόνο εάν η Γη ήταν σφαιρική.

10. Επίδραση Coriolis

Η Γη περιστρέφεται γρηγορότερα στον ισημερινό από ό, τι στους πόλους. Αυτό συμβαίνει επειδή η Γη είναι ευρύτερη στον ισημερινό, οπότε ένα σημείο στον ισημερινό πρέπει να ταξιδεύει πιο μακριά σε μια δεδομένη χρονική περίοδο σε σύγκριση με ένα σημείο που περιστρέφεται σε έναν πόλο.

Ας πούμε ότι έχετε δημιουργήσει ένα όπλο στο Βόρειο Πόλο που στοχεύει σε έναν στόχο κάπου στον ισημερινό. Εάν υποθέσουμε ότι το όπλο είναι απόλυτα ακριβές, παράγει αρκετή ισχύ για να φτάσει η σφαίρα στον ισημερινό, ότι δεν υπάρχουν εμπόδια στο δρόμο και ότι δεν υπάρχει άνεμος, θα πέσει η σφαίρα στον στόχο; Πιθανώς όχι. Επειδή ο στόχος βρίσκεται στον ισημερινό, κινείται πιο γρήγορα από το όπλο και η σφαίρα πιθανότατα θα προσγειωθεί στο πλάι του επιδιωκόμενου στόχου. Αυτή η φαινομενική εκτροπή είναι το φαινόμενο Coriolis.

Ο άνεμος είναι σαν τη σφαίρα. Φαίνεται να κάμπτεται προς τα δεξιά στο Βόρειο Ημισφαίριο και προς τα αριστερά στο Νότιο Ημισφαίριο. Επομένως, στο Βόρειο Ημισφαίριο, οι τυφώνες και άλλες καταιγίδες στροβιλίζονται αριστερόστροφα, ενώ περιστρέφονται δεξιόστροφα στο Νότιο Ημισφαίριο.

Οι πιλότοι γνωρίζουν το φαινόμενο Coriolis και το λαμβάνουν υπόψη όταν σχεδιάζουν πτήσεις μεγάλων αποστάσεων. Αυτό σημαίνει ότι τα περισσότερα αεροπλάνα δεν πετούν σε ευθείες γραμμές από την αρχή έως τον προορισμό.

Το φαινόμενο Coriolis παίζει επίσης ρόλο στην ύπαρξη του μαγνητικού πεδίου της Γης. Τα μαγνητικά πεδία που παράγονται λόγω της ροής του υγρού σιδήρου στον πυρήνα της Γης είναι περίπου ευθυγραμμισμένα στην ίδια κατεύθυνση λόγω του φαινομένου Coriolis, το οποίο οδηγεί στην παραγωγή ενός τεράστιου μαγνητικού πεδίου που διαπερνά τη Γη.

Επομένως, το μαγνητικό πεδίο της Γης και άλλες συνέπειες του φαινομένου Coriolis, όπως η κατεύθυνση της ροής των αιολικών συστημάτων στο Βόρειο και Νότιο Ημισφαίριο, αποτελούν όλες μαρτυρίες για το σφαιρικό σχήμα της Γης.

11. Βαρύτητα

Εάν η Γη ήταν επίπεδο επίπεδο, το κέντρο μάζας της θα ήταν το κέντρο του επιπέδου και η δύναμη της βαρύτητας θα τραβήξει οτιδήποτε στην επιφάνεια προς αυτήν την κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι εάν στέκεστε κοντά στην άκρη του επιπέδου, η βαρύτητα θα σας τραβά προς τα πλάγια προς το κέντρο του επιπέδου.

12. Παραλλαγές στο βαρυτικό πεδίο της Γης

Η βαρύτητα της Γης είναι ελαφρώς ασθενέστερη στον ισημερινό από ότι στους πόλους. Υπάρχουν δύο λόγοι για αυτό. Πρώτον, καθώς ένα σημείο στον ισημερινό περιστρέφεται γρηγορότερα από ένα σημείο σε έναν πόλο, η εξωτερική κεντρομόλη δύναμη σε γεωγραφικά πλάτη κοντά στον ισημερινό είναι μεγαλύτερη και αντισταθμίζει περισσότερο τη βαρύτητα της Γης. Ο δεύτερος λόγος είναι ότι η ισημερινή διόγκωση της Γης (η οποία προκαλείται επίσης από την κεντρομόλη δύναμη) προκαλεί τα αντικείμενα στον ισημερινό να βρίσκονται πιο μακριά από το κέντρο της Γης από τα αντικείμενα στον πόλο και η βαρυτική έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους.

Οι διαφορές στη βαρυτική έλξη της Γης μπορούν να μετρηθούν και να παρέχουν συγκεκριμένες ενδείξεις για το σχήμα της Γης.

13. Η σκιά της Γης

Κατά τη διάρκεια μιας σεληνιακής έκλειψης, ο ήλιος, η Γη και το φεγγάρι ευθυγραμμίζονται έτσι ώστε η σκιά της Γης να πέφτει στο φεγγάρι. Η σκιά της Γης έχει παρατηρηθεί ότι είναι καμπύλη όπως και ο πλανήτης.

14. Διαφορετικοί αστερισμοί σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη

Σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο της Γης σε μια δεδομένη στιγμή, περίπου το μισό από τον πιθανό ουρανό θα είναι ορατό. Εάν βρίσκεστε ακριβώς στο Βόρειο ή στο Νότιο Πόλο, ο ουρανός θα φαίνεται να περιστρέφεται γύρω σας και δεν θα δείτε νέα αστέρια καθώς περνάει ο καιρός. Για οποιαδήποτε άλλα σημεία στη Γη, οι ορατοί αστερισμοί αλλάζουν καθώς περιστρέφεται η Γη. Ωστόσο, οι αστερισμοί που είναι πολύ μακριά βόρεια ή νότια δεν είναι ορατοί από το απέναντι ημισφαίριο, επειδή θα ήταν πάντα κάτω από τον ορίζοντα. Οι αστερισμοί που φαίνονται από πάνω και κάτω από τον ισημερινό, όπως το Orion, φαίνεται να είναι ανάποδα όταν διασχίζετε από τη μία πλευρά του ισημερινού στην άλλη.

Το πρώτο άτομο που παρατήρησε αυτή τη διαφορά στους ορατούς αστερισμούς και το χρησιμοποίησε για να συμπεράνει ότι η Γη πρέπει να είναι στρογγυλή ήταν ο Αριστοτέλης (384–322 π.Χ.).

15. Διπλό ηλιοβασίλεμα

Είναι δυνατόν να δείτε τον ήλιο να δύει δύο φορές την ίδια ημέρα. Ένας τρόπος που θα μπορούσε να γίνει αυτό είναι να ξαπλώσετε σε ένα ανοιχτό πεδίο, να παρακολουθήσετε τον ήλιο και, στη συνέχεια, να σηκωθείτε γρήγορα και θα παρατηρήσετε ότι δεν είχε βγει εντελώς από αυτό το υψηλότερο υψόμετρο. Θα μπορούσατε επίσης να φέρετε μαζί σας έναν φίλο. Ο ένας από εσάς ξαπλώνει και ο άλλος στέκεται και οι δύο προσπαθούν να περάσουν όταν ο ήλιος δύει. Το άτομο που στέκεται θα είχε ρολόι λίγο αργότερα.

Για ένα πιο δραματικό αποτέλεσμα, θα μπορούσατε να πάτε στη βάση ενός ψηλού πύργου, όπως το Burj Khalifa στο Ντουμπάι. Παρατηρήστε το ηλιοβασίλεμα και, στη συνέχεια, πάρτε γρήγορα το ασανσέρ στον υψηλότερο δυνατό όροφο ανοιχτό για τουρίστες (οι ανελκυστήρες ταξιδεύουν στα 10m / s). Θα πρέπει να μπορείτε να παρακολουθείτε ξανά τον ήλιο.

Αυτό το διπλό ηλιοβασίλεμα, φυσικά, θα ήταν δυνατό μόνο εάν η Γη ήταν σφαιρική. Το αντίστροφο πείραμα μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί κατά την ανατολή του ηλίου.

16. Οι χάρτες είναι δισδιάστατες προβολές

Είναι αδύνατο να ισοπεδωθεί μια φλούδα πορτοκαλιού χωρίς να παραμορφωθεί με κάποιο τρόπο (σκίσιμο, τέντωμα κ.λπ.). Παρομοίως, είναι αδύνατο να δημιουργηθεί ένας δισδιάστατος χάρτης της Γης χωρίς να δημιουργούνται παραμορφώσεις από άποψη σχήματος, απόστασης, κατεύθυνσης ή έκτασης. Αυτός είναι ο λόγος που υπάρχουν διάφορες προβολές χαρτών της Γης, όπως οι προβολές Mercator, Gall-Peters και Robinson. Εάν η Γη ήταν επίπεδη, η παραγωγή ενός παγκόσμιου χάρτη θα ήταν πολύ πιο απλή.

17. Μπορούμε να ταξιδέψουμε σε όλο τον κόσμο

Η πρώτη παγκόσμια περιήγηση στην ιστορία ήταν μια αποστολή από τον Πορτογάλο εξερευνητή Magellan και το πλήρωμά του, που ολοκληρώθηκε το 1522. Ενώ 223 από τους αρχικούς 241 άνδρες ή περίπου που είχαν ξεκινήσει το ταξίδι είχαν πεθάνει, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του Magellan, των λίγων μελών του πληρώματος επέστρεψε με επιτυχία στην Ισπανία μετά από ένα ταξίδι σε όλο τον κόσμο.

Σήμερα, τα ταχύτερα στρατιωτικά αεροσκάφη μπορούν να περιηγηθούν στον κόσμο σε λιγότερο από 10 ώρες.

18. Έχουμε φωτογραφικά στοιχεία

Οι πρώτες φωτογραφίες της Γης από το διάστημα τραβήχτηκαν σε υψόμετρο μεγαλύτερο από 160 χιλιόμετρα το 1947, με τη χρήση συλλεκτικών γερμανικών πυραύλων V-2 από τον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο. Το 2018, η NASA κυκλοφόρησε μια φωτογραφία της Γης και του φεγγαριού που ελήφθη από απόσταση άνω των 63 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, δείχνοντας τη Γη και το φεγγάρι ως απομονωμένες φωτεινές κουκίδες.

19. Η μαρτυρία είναι αξιόπιστη

Μπορούμε να βασιστούμε στο γεγονός ότι κανένας χαρτογράφος, γεωγράφος ή φυσικός δεν σταματά ποτέ να πιστεύει ότι η Γη μπορεί να είναι επίπεδη. Στην πραγματικότητα, ο Vogel σημειώνει ότι, από τον 8ο αιώνα, «κανένας κοσμογράφος που αξίζει να σημειωθεί δεν αμφισβήτησε τη σφαιρικότητα της Γης».

20. Η Φυσική κυβερνά τα πάντα γύρω μου

Οι πτήσεις, το GPS, οι δορυφόροι και άλλες σύγχρονες τεχνολογίες λειτουργούν χάρη στην κατανόηση του σχήματος και του μεγέθους της Γης με εξαιρετική ακρίβεια. Αν κάναμε λάθος για ακόμη και ελάχιστες λεπτομέρειες στις μετρήσεις της Γης, θα το είχαμε ανακαλύψει.