lunes, 17 de julio de 2017

Eratóstenes: Calculando las dimensiones de la tierra


Hola,



En esta ocasión vamos a hacer un pequeño repaso a uno de los más increíbles acontecimientos de la ciencia: el cálculo de las dimensiones de la Tierra. Este hecho aconteció aproximadamente en 250 AC en la antigua Grecia por Eratóstenes, astrónomo, geógrafo, matemático y filósofo Griego.



Todo empezó en la ciudad de Siena, Egipto (actualmente Asuán), cuando Eratóstenes escuchó hablar de un pozo donde el sol se reflejaba en el agua al mediodía un 21 de Junio, solsticio de verano. Obviamente esto se debía a que los rayos solares incidían perpendicularmente sobre la superficie terrestre. Este hecho indica que en ese lugar, ese día a esa hora, no existían sombras.


Ese mismo día en otra ciudad, en este caso Alejandría, observó que una torre arrojaba una sombra. Este hecho es posible únicamente si la tierra tiene forma esférica. Un simple dibujo explica por qué.



Lo único que debía hacer para calcular las dimensiones del planeta, era conseguir dos datos. En primer lugar el ángulo de la sombra proyectada en la ciudad de Alejandría, que resultó ser de 7⁰ 12’. Realmente no se sabe cómo obtuvo este dato, pero una teoría es que midió la altura de una torre y la longitud de la sombra proyectada y con su proporción y una tabla de tangentes pudo obtener ese dato. Y el segundo dato  que le hacía falta, era la distancia entre las ciudades de Siena y Alejandría. Para ello ordenó a un carretero que fuera de Siena a Alejandría y que contara los pasos. La longitud resultante fue de aproximadamente de 800 km.




El esquema muestra una construcción geométrica con los datos que se mencionaron. Por semejanza se ve claramente que el ángulo formado por un rayo de luz y la torre en Alejandría es el mismo formado por las prolongaciones de un rayo de luz que pasa por Siena y la vertical de la torre. Esto quiere decir que un ángulo de 7º 12’ barre un longitud terrestre de 800 km. Con una simple proporción se puede averiguar la longitud terrestre total:



El dato actual es 40.091 km, que solo difiere en un 0,2% del dato que calculó Eratóstenes, lo cual es increíble, considerando la época de los acontecimientos.

Finalmente, con la longitud de la circunferencia y considerando que la Tierra tiene forma esférica, es fácil calcular el radio terrestre.

El radio aceptado es 6.378 km, de nuevo increíble exactitud.

Como mínimo, es muy curioso lo simple que es calcular las dimensiones de la tierra, solo es necesario dos valores y un cálculo muy sencillo e incluso más interesante es la exactitud de los resultados.

Espero que os haya gustado este artículo. No dudéis en escribir cualquier duda o comentario. También podéis encontrar este artículo escrito en inglés.

Hasta la próxima!



Bibliografía

       www.wikepedia.com
·   www.khanacademy.org/partner-content/big-history-project/solar-system-and-earth/knowing-solar-system-earth/a/eratosthenes-of-cyrene



Eratosthenes: Measuring the Earth's dimensions

Hi!

Today we are going to talk about one of the most astonishing accomplishments in the history of science: The calculation of the measures of the Earth. This event took place in the ancient Greece by the astronomer, philosopher, mathematician and geographer Eratosthenes, approximately in the year 250 BC.

Everything began in the city of Syene, Egypt (now known as Aswan), when Eratosthenes heard about a well in which the sun was reflected in the water at noon in the solstice of summer, June 21. For this to happen the sunlight beams should reach the surface of the Earth completely perpendicularly. As a consequence of this fact, that day at that time there were no shadows.

On the same day and at the same time, but in the city of Alexandria, Eratosthenes realized that a tower cast a shadow. By parsing this fact he realized that this was possible due to the spherical shape of the Earth. A simple sketch will explain why.



The only thing he had to do to calculate the dimensions of the Earth, was to obtain two data. First of all, the angle formed by the projected shadow in the city of Alexandria and secondly the distance between the two mentioned cities. The first one turned out to be 7⁰ 12’. It is not clear how he was able to obtain that value, but a theory says that he measured the length of the shadow and the height of the tower, and with the proportion between these two measurements and by using a tangent value table he managed to calculate the angle. The second datum he needed was measured by a servant by counting the steps from one city to the other. As a result the distance was 800 km altogether.


The sketch shows a geometrical construction with the values before obtained. By likeness the angle formed by a beam of sunlight and the tower of Alexandria  must be the same as the angle formed in the center of a circle (the Earth) between a sunlight which passes for Syene and an imaginary vertical line originating from the tower in Alexandria (see the sketch). This means that an angle of 7º 12’  is equivalent to a length of 800 km. If the Earth, as a sphere, has a ratio of 360º, it is very easy to calculate the length of the Earth by using a simple proportion.


The most recent and accurate value is 40.091 km. The difference between both data is just 0,2%, which is insignificant. It’s stunning how accurate the value given by Eratosthenes is, considering the few means exited by that age.

Finally, in order to find the radius of the Earth, we just have to use the formula of the length of a circle and use the datum before given.


Again, the value considered real or exact is 6.378 km, really close to the Eratosthenes’ datum.

It’s, at least, very curious how simple it is to find the dimensions of the earth, it is necessary two values and do a very easy calculation, and even more interesting how exact the result can be. It is without any doubt a historic landmark.

I hope you have enjoyed this article. Any comment would be well received. By the way, you can also read this article in Spanish Bye folks!



Bibliography:
  • www.wikepedia.com
  • www.khanacademy.org/partner-content/big-history-project/solar-system-and-earth/knowing-solar-system-earth/a/eratosthenes-of-cyrene