¿Prueba de que la Tierra gira?

Question

¿Cuál es la prueba, sin salir de la Tierra, y que implica sólo la física básica, de que la Tierra gira alrededor de su eje?

Con física básica me refiero a la física que debieron utilizar los primeros físicos para deducir que gira, no a la relatividad.

Answer 1

El Péndulo de Foucault es un gran experimento que demuestra que la Tierra gira, pero sólo se introdujo en 1851. Se sabía que la Tierra giraba desde varios siglos antes, probablemente estimulada por Copérnico y Galileo que impulsaron la modelo heliocéntrico del sistema solar durante el siglo XVI.

Un par de décadas antes del péndulo de Faucalt, el Efecto Coriolis se descubrió. Esto afecta (entre otros sistemas de tamaño similar) a los huracanes, haciendo que giren en el sentido de las agujas del reloj/en sentido contrario, dependiendo de si están en el hemisferio sur/norte. Es una fuerza aparente que aparece en cualquier marco de referencia giratorio (como un planeta que gira). De nuevo, esto no habrá ayudado a los primeros creyentes de la "Tierra giratoria".

La primera prueba de que la Tierra giraba fue, casi con toda seguridad, la observación del sol, los planetas y las estrellas moviéndose por el cielo y luego, con la ayuda de los telescopios, de los otros planetas también girando. Por supuesto, esto requiere confiar en que la Tierra no es el centro del universo y, por tanto, no "demuestra" que la Tierra gira de la misma manera que la observación del péndulo de Foucault o del efecto Coriolis.

La idea de una "prueba" en física es difícil. Al principio, una teoría como la de la "Tierra giratoria" se presenta simplemente para explicar observaciones anómalas que las teorías actuales no pueden explicar (por ejemplo, ¿por qué los demás planetas y el Sol se mueven independientemente de las estrellas de fondo si todo gira junto alrededor de la Tierra?) A continuación, se pone a prueba mediante experimentos inspirados o predichos por la teoría (si la Tierra gira, ¿qué deberíamos esperar observar?). Si todo se cumple, se acepta como un hecho. Al final, algún lumbreras se da cuenta de que puede demostrar que la Tierra gira con un pequeño experimento ingenioso (péndulo de Foucault/efecto Coriolis/lanzamiento de un cohete al espacio) y se añade a la montaña de pruebas ya acumuladas sobre el tema.

Answer 2

Péndulo de Foucault . No sé cómo lo hacían los antiguos, pero seguro que es pura mecánica clásica.

La animación describe el movimiento de un péndulo de Foucault a una latitud de 30°N.

Answer 3

Creo que el péndulo de Foucault es la mejor respuesta, pero para variar añadiré otra muy interesante: el protuberancia ecuatorial que afecta a la figura de la Tierra . Se trata del "pancaje" del planeta debido a su rotación. Se puede medir la geometría de la Tierra sin salir de su superficie, y comprobar que se abomba de acuerdo con las expectativas si ese abombamiento fuera causado por la rotación a la misma velocidad que la que observamos en relación con las estrellas lejanas. Como siempre, no existen las "pruebas" en física, pero esto es una fuerte evidencia de apoyo.

Answer 4

Una indicación indirecta de que la Tierra gira es el hecho de que la rotación varía con el tiempo. En primer lugar, la orientación del eje de la Tierra cambia: efectos a largo plazo como precesión y variaciones lentas en el inclinación axial así como pequeñas variaciones a corto plazo como la nutación. La precesión ya era conocida en el mundo antiguo (Hiparco, Ptolomeo,...) y el cambio en la inclinación axial fue reconocido por gente como Fracastoro (en 1538). Consulte las páginas de la wiki para conocer los antecedentes históricos.

El periodo de rotación de la Tierra también cambia. En primer lugar, la rotación se ralentiza, causada por la interacción de las mareas entre la Tierra y la Luna: la duración del día aumenta unos 2 milisegundos por siglo. Edmond Halley fue el primero en darse cuenta de que el periodo orbital de la Luna había cambiado en comparación con los registros antiguos, y el efecto se explicó en los siglos XVIII y XIX.

Hoy en día, podemos medir la rotación de la Tierra con gran precisión, y descubrimos que la rotación varía ligeramente de un día a otro. En particular, los cambios en los vientos atmosféricos y las corrientes oceánicas provocan fluctuaciones periódicas en la inclinación axial y el periodo de rotación: una fluctuación anual con una amplitud de 0,34 milisegundos, un periodo semestral con una amplitud de 0,29 milisegundos, fluctuaciones de 10 días del orden de 0,1 milisegundos, fluctuaciones debidas a los eventos de El Niño, etc. (véase wikipedia y también este puesto ). Los grandes terremotos también pueden cambiar el periodo de rotación en unos pocos microsegundos, pero estos efectos son difíciles de medir (véase este artículo sobre el terremoto de Japón de 2011).

¿Demuestran estas variaciones que la Tierra gira? No directamente, pero me gustaría que los geocentristas explicaran cómo el universo entero puede cambiar su rotación, no sólo durante miles de años, sino incluso a diario, cuando las causas de estas variaciones pueden remontarse a eventos en la Tierra o en su órbita.

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Editar

Otra prueba de que la Tierra gira, aunque sólo puede medirse con técnicas modernas: Aberración .

Todos conocen este efecto: supongamos que estamos de pie bajo la lluvia y no hay viento. Como la lluvia caerá verticalmente, tienes que sostener el paraguas en línea recta. Pero ahora empieza a correr. ¿Qué ocurre? Desde tu punto de vista, la lluvia ya no caerá verticalmente: tienes que inclinar el paraguas hacia delante para mantener la cabeza seca. Un fenómeno similar ocurre con la luz: la dirección en la que ves un rayo de luz depende de tu velocidad. Este efecto se llama Aberración .

Por ejemplo, supongamos que tenemos dos estrellas, separadas por un ángulo $\theta$ en un marco de reposo. Si un observador se mueve hacia la estrella en el eje horizontal, entonces verá la segunda estrella en un ángulo $\varphi$ , en lugar de $\theta$ . Si la velocidad del observador cambia, entonces el ángulo $\varphi$ cambia, y la estrella parecerá "tambalearse" con respecto a las estrellas en diferentes posiciones.

La velocidad orbital $v\approx 30\;\text{km/s}$ de la Tierra alrededor del Sol provoca un aberración anual En el período de un año, todas las estrellas y galaxias parecerán tambalearse en una elipse, con un desplazamiento máximo de $v/c\approx 20.5''$ alrededor de su posición media, independientemente de su distancia a la Tierra (a diferencia del paralaje, que sí depende de la distancia). Fue observado por primera vez por James Bradley en 1725, y es una prueba directa de que la Tierra orbita alrededor del Sol.

Pero hay otra aberración mucho más pequeña: un aberración diurna causada por la rotación de la Tierra alrededor de su eje. El efecto es mayor para un observador en el ecuador, que tiene una velocidad ecuatorial de $v = 0.465\;\text{km/s}$ mientras que un observador en los polos no verá ningún efecto. Para un observador en el ecuador, la posición de cada estrella se tambalea diariamente, con un desplazamiento máximo de $v/c\approx 0.32''$ . Es un efecto increíblemente pequeño, pero es medible, y hay que tenerlo en cuenta cuando se hace astrometría de alta precisión. Además, demuestra que la Tierra sí gira.

Answer 5

Todo lo relacionado con el Efecto Coriolis (se pueden encontrar algunas imágenes bonitas en el enlace), es decir, incluso los cañones serán (no precisamente, más bien parecen) desviados debido a la rotación de la tierra.