Historia de la geodesia para niños
La historia de la geodesia es el relato de cómo los seres humanos han medido y representado la Tierra a lo largo del tiempo. Esta ciencia, que se encarga de conocer la forma y el tamaño de nuestro planeta, ha evolucionado desde ideas muy antiguas hasta las tecnologías más modernas.
Al principio, muchas culturas pensaban que la Tierra era plana, como un disco, y que el cielo era una cúpula sobre ella. Sin embargo, algunas observaciones tempranas sugirieron que la Tierra era redonda. Por ejemplo, los eclipses de Luna mostraban una sombra circular, lo que solo podía ocurrir si la Tierra era una esfera. Además, al viajar hacia el sur, la estrella Polaris (la Estrella Polar) se veía más baja en el cielo, lo que indicaba una superficie curva.
Contenido
Primeras Ideas sobre la Tierra
Los primeros pensadores griegos tenían diferentes ideas sobre la forma de la Tierra. Algunos, como Homero, creían que era un disco plano. Otros, como Pitágoras, pensaban que era una esfera, ya que consideraban la esfera la forma más perfecta. Anaxímenes de Mileto imaginó la Tierra como un rectángulo.
Una vez que la idea de una Tierra esférica se hizo más popular, los científicos intentaron calcular su tamaño. Aristóteles mencionó que algunos matemáticos habían estimado la circunferencia de la Tierra en unos 400.000 estadios (entre 62.800 y 74.000 kilómetros).
La Geodesia en la Antigüedad
La geodesia, que comparte raíces con la geometría, se desarrolló en las antiguas civilizaciones de Oriente Medio. Su propósito principal era medir y dividir terrenos para la agricultura o la propiedad.
Los agrimensores romanos usaban fórmulas para calcular áreas. Estas fórmulas también se encuentran en textos griegos, como los de Herón de Alejandría. Herón inventó la dioptra, un instrumento preciso para medir y nivelar. También mejoró un aparato de Ctesibio para medir grandes distancias. Incluso Alejandro Magno llevaba a expertos en medición para registrar los territorios que conquistaba.
Grandes Mentes de la Antigüedad
Después de que se aceptara la idea de que la Tierra era esférica, Eratóstenes de Cirene fue el primero en calcular el diámetro de nuestro planeta. Lo hizo observando la sombra del Sol en dos ciudades egipcias, Alejandría y Syene (la actual Asuán), en el mismo día del solsticio de verano.
Eratóstenes notó que en Syene, el Sol estaba directamente sobre la cabeza al mediodía, sin proyectar sombra. En Alejandría, a una distancia conocida, el Sol proyectaba una sombra, indicando un ángulo de aproximadamente 7 grados. Sabiendo la distancia entre las ciudades y el ángulo, pudo estimar la circunferencia de la Tierra con una precisión sorprendente. Su cálculo fue de unos 39.375 kilómetros, muy cerca del valor real.
Otros científicos como Hiparco de Nicea, Herón de Alejandría y Claudio Ptolomeo determinaron la longitud geográfica observando eclipses de Luna al mismo tiempo desde dos lugares diferentes.
Avances en la Edad Media
Los métodos de medición de la antigüedad llegaron a la Edad Media a través de textos romanos y árabes. Los árabes, por ejemplo, usaban instrumentos como el astrolabio, el cuadrante y el "bastón de Jacobo". A partir del siglo XIII, la brújula también se convirtió en una herramienta útil para los geodestas.
En el siglo XVI, Sebastian Münster y Gemma Frisius desarrollaron métodos de intersección que permitían medir grandes áreas. El nivel hidrostático, un invento de Herón que se había olvidado, fue redescubierto en el siglo XVII.
La Era Moderna y Nuevos Instrumentos
Una nueva etapa en la geodesia comenzó en 1617, cuando el neerlandés W. Snellius inventó la triangulación. Este método permite medir grandes regiones o países. La primera vez que se usó la triangulación fue para medir Wurtemberg por Wilhelm Schickard. En esa época, la geodesia se definió como "la ciencia y tecnología de la medición y de la determinación de la figura terrestre".
Jean Picard realizó la primera medición moderna de un arco de meridiano (una línea imaginaria que va de polo a polo) cerca de París. Sus resultados iniciaron un debate científico sobre la forma exacta de la Tierra.
El Debate sobre la Forma de la Tierra
En 1687, Isaac Newton propuso que la Tierra no era una esfera perfecta, sino un elipsoide de rotación, es decir, estaba un poco achatada en los polos y ensanchada en el ecuador. Christiaan Huygens llegó a una conclusión similar en 1690. Esta idea explicaba algunas observaciones, como el hecho de que un reloj de péndulo se atrasara en Cayena (cerca del ecuador) en comparación con París.
Para resolver el debate, la Académie des sciences de París organizó dos expediciones importantes. Una fue a Ecuador (1735-1745), liderada por Pierre Bouguer y Charles Marie de La Condamine. La otra fue a Finlandia (1736-1737), dirigida por Pierre Louis Maupertuis, Alexis-Claude Clairaut y Anders Celsius.
Estas mediciones confirmaron que la Tierra está achatada en los polos, tal como habían predicho Newton y Huygens. En 1743, Clairaut publicó los resultados en su importante obra sobre geodesia. Más tarde, científicos como d'Alembert y Laplace perfeccionaron la teoría, incluso usando observaciones del movimiento de la Luna para determinar el achatamiento de la Tierra.
La Geodesia en el Siglo XIX
El siglo XIX trajo grandes avances. El desarrollo del cálculo de probabilidades por Laplace y el método de los mínimos cuadrados por Carl Friedrich Gauss mejoraron la precisión de las mediciones.
En 1873, Johann Benedict Listing usó por primera vez el término "geoide" para describir la forma física real de la Tierra, que es más irregular que un elipsoide. A finales del siglo, se realizaron grandes trabajos para medir arcos de meridiano y determinar los parámetros de un elipsoide que se ajustara mejor a la Tierra física. Los elipsoides de Friedrich Bessel (1841) y Clarke (1886) fueron muy importantes.
La geodesia moderna comenzó con los trabajos de Friedrich Robert Helmert, quien usó nuevos métodos para estudiar la forma de la Tierra. En 1909, John Fillmore Hayford aplicó estos métodos para medir todo el territorio de los Estados Unidos.
Estándares de Medición Globales
En el siglo XIX, varios países europeos crearon la Mitteleuropäische Gradmessung (Medición del arco de Europa Central). Su objetivo era definir un elipsoide internacional y una fórmula de la gravedad que sirviera para todo el mundo. Esta organización fue una de las precursoras de la International Association of Geodesy (IAG), fundada en 1919.
En 1811, Ferdinand Rudolph Hassler fue el encargado de dirigir el estudio de la costa de Estados Unidos. Llevó una copia del "metro" francés a Estados Unidos, que se convirtió en la unidad de longitud para todas las mediciones.
El arco geodésico de Struve, que lleva el nombre del astrónomo Friedrich Georg Wilhelm von Struve, fue un proyecto enorme. Consistió en una red de puntos de medición de casi 3000 km, que se extendía por diez países europeos. Fue uno de los proyectos de medición de la Tierra más grandes y precisos de su tiempo.
En 1875, se firmó la Convención del Metro en París, creando la Oficina Internacional de Pesas y Medidas. El primer presidente de su comité fue el geodesta español Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero. Bajo su liderazgo, la Asociación Geodésica Internacional (antes Europäische Gradmessung) creció y se hizo mundial, incluyendo a países como Estados Unidos, México, Chile, Argentina y Japón. En 1883, se propuso el meridiano de Greenwich como el meridiano principal del mundo.
Geodesia y Matemáticas
Científicos como Carl Friedrich Gauss y Pierre-Simon Laplace hicieron grandes contribuciones a las matemáticas que ayudaron a la geodesia. Gauss desarrolló el método de los mínimos cuadrados, que es fundamental para analizar datos con errores. Laplace, por su parte, usó la teoría de la probabilidad para justificar este método.
Friedrich Wilhelm Bessel también fue clave. En 1838, publicó un trabajo que aplicaba el método de los mínimos cuadrados a las redes de triangulación. Bessel fue el primero en notar el efecto de la "ecuación personal", que significa que diferentes personas pueden obtener resultados ligeramente distintos al observar lo mismo.
Friedrich Robert Helmert desarrolló muchas de las teorías modernas de la geodesia a finales del siglo XIX. En 1906, calculó el primer elipsoide global con una precisión de 100 metros.
La Geodesia en el Siglo XX y el Futuro
En el siglo XX, se formaron asociaciones internacionales para proyectos globales. La llegada de las computadoras facilitó el ajuste de las redes de triangulación continentales. El uso de satélites artificiales revolucionó la geodesia, permitiendo medir redes globales y mejorar el conocimiento del geoide.
El sistema WGS84, basado en la "geodesia tridimensional" de Helmut Wolf, permitió definir posiciones con gran precisión usando el GPS. Esto marcó el fin de la triangulación tradicional y unió diferentes ramas de la geodesia.
Los desafíos futuros de la geodesia incluyen determinar el geoide con aún más precisión y estudiar la "geodesia dinámica". Esta última se enfoca en cómo la forma de la Tierra cambia con el tiempo, lo cual es útil para entender fenómenos como los terremotos y la deriva continental.
Galería de imágenes
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Esquema de cómo calculó Eratóstenes la circunferencia terrestre.
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Mapa del Mundo realizado por Fra Mauro, año 1459.
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Arco geodésico de Struve, una serie de 34 hitos para mediciones geodésicas repartidos en diez países europeos, declarado Patrimonio de la Humanidad en 2005
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La medición de la deriva continental es posible gracias al sistema de posicionamiento global GPS
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Medida de la circunferencia de la Tierra según la versión simplificada de Cleomedes, basada en la suposición errónea de que Syene está en el Trópico de Cáncer y en el mismo meridiano que Alejandría
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Diagrama que ilustra un método propuesto y utilizado por Al-Biruni (973-1048) para estimar el radio y la circunferencia de la Tierra
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Elipsoide de Cassini; Elipsoide teórico de Huygens
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Si la Tierra tiene la forma de un elipsoide, la longitud de un grado de latitud varía con la latitud. Así, para un elipsoide achatado en los polos (caso de la figura), la longitud del grado disminuye desde los polos hacia el ecuador.
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Archivo con placas de litografía de mapas de Baviera en el Landesamt für Vermessung und Geoinformation en Múnich
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Piedra de litografía negativa e impresión positiva de un mapa histórico de Múnich
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El comienzo de la prospección costera de EE. UU.
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Arco meridiano de Europa occidental-África
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Gravímetro con variante de péndulo Repsold
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Modelo tridimensional del llamado "Potsdamer Kartoffel" (Patata de Potsdam) con un aumento de 15000 veces el nivel de la superficie de la tierra, Potsdam (2017)
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Louis Puissant, Traité de géodésie, 1842
