La determinación de la forma de la Tierra: Jorge Juan y Antonio Ulloa

Cualquier alumno de secundaria sabe que la Tierra no es una esfera perfecta, sino que está ligeramente achatada por los Polos. Lo que no les contamos nunca, es que dos científicos españoles participaron en este descubrimiento.

Jorge Juan (1713-1773) nacido en Novelda y Antonio Ulloa (1716-1795), sevillano, tuvieron un papel importante en la determinación de la forma exacta de la Tierra.

Existían dos teorías: científicos como Newton o Maupertius, proponían, que la Tierra era ligeramente achatada por los Polos (forma de naranja) , y, por otro lado, Cassini, astrónomo de Luis XIV, y Descartes postulaban que la forma era achatada en el ecuador (forma de limón). Para zanjar esta polémica científica, los franceses enviaron dos expediciones una a Laponia y otra a Quito, para medir el arco correspondiente a un grado de latitud. Si Newton tenía razón el arco de un grado de meridiano tendría mayor longitud en los Polos que en las proximidades del ecuador terrestre.

La primera expedición se dirigió a Finlandia, en la zona del golfo de Bothnia. Fue dirigida por Maupertius y en un año, entre 1736 y 1737, realizaron sus mediciones.

La expedición al ecuador presentó más dificultades. El territorio pertenecía a la corona española y Luis XIV pidió permiso a su primo Felipe V, para que una expedición de la Academie Royale des Sciences de Paris formada por Louis Godin, Pièrre Bouger y Charles M. de la Condamine, viajase a Quito, a medir un arco de meridiano. Felipe V accedió, con la condición de que participaran también españoles. Sorprendentemente, eligieron a dos jóvenes guardiamarinas: Jorge Juan que contaba con 21 años, y que sus compañeros en la academia militar apodaban “El Euclides”, en calidad de matemático y Antonio Ulloa de 19 como naturalista, que no contaban con el prestigio y con el reconocimiento científico de sus colegas franceses y que, en principio, tenían como misión controlar los movimientos de los franceses en territorio español.
Las mediciones se prolongaron desde 1736 a 1744. Los cinco investigadores se dividieron en grupos. Comisiones posteriores han estudiado los trabajos llegando a la conclusión de que los resultados más precisos fueron los que obtuvo Jorge Juan. Estimó el valor lineal para un grado de meridiano en el Ecuador en 56.767,788 toesas. La toesa era la unidad de longitud que se empleaba en Francia, valor que resultaba superior al medido en Laponia (57.437,9 T), lo que confirmaba la hipótesis de Newton sobre la forma de la Tierra.
Finalmente, decidieron regresar en navíos distintos, con el fin de asegurar que uno de los duplicados de las notas y cálculos llegara a su destino. Embarcaron el 22 de octubre de 1744 en dos fragatas francesas. Jorge Juan llegó a Brest el 31 de octubre de 1745. Desde allí se dirigió a París para cambiar impresiones sobre su obra y contrastar algunas particularidades observadas por él y Godín en sus observaciones astronómicas, conociendo a los célebres astrónomos Marian, Clairaut y La Caille, autores de las fórmulas que tantas veces habían empleado. Conoció a Reaumur, inventor del termómetro, y a otros célebres académicos que, en compañía de La Condamine y Bourguer, reintegrados a sus actividades, le votaron como miembro correspondiente de la Royal Academie des Sciences.
Antonio de Ulloa tuvo más dificultades. Apresada su fragata por los ingleses, que declararon la guerra a Francia durante la travesía, tuvo que arrojar al agua la documentación comprometida, no así lo referente a la medida del grado, observaciones físicas y astronómicas, y noticias históricas, que entregó no sin advertir del interés que todas las naciones de Europa habían mostrado en esta empresa.
Le llevaron preso cerca de Portsmouth, pero el duque de Bedford le concedió la libertad expresando que la guerra no debía ofender a las ciencias, ni a las artes, ni a sus profesores. Pasó a Londres, donde el Ministro de Estado Conde de Harrington, que fue embajador en España, le propuso como Miembro de la Royal Society.
Además de las mediciones, Antonio de Ulloa en sus estudios sobre la minería fue el primero en hablar de la platina o platino, como mineral diferente de la plata y el oro.

http://www.jorgejuan.net/ESPANOL/Marino/0biografia.htm
http://www.mgar.net/exp/ulloa.htm
http://www.mappinginteractivo.com/plantilla-ante.asp?id_articulo=1348

Eratóstenes

En el siglo III a.d.C. vivió este científico (para mí era científico) griego que sus contemporáneos (envidiosos, supongo) apodaban “beta” porque era el segundo mejor en todo. Sin embargo, fue el primero que determinó de una manera muy simple y de forma bastante aproximada el tamaño de la Tierra.

Eratóstenes era el director de la biblioteca de Alejandría y allí, consultando un papiro, leyó que en Siena (lo que es hoy Asuán en Egipto) el 21 de junio a mediodía los objetos no hacían sombra y la luz se reflejaba directamente en el fondo de los pozos.
Siena se encontraba prácticamente a la misma longitud geográfica que Alejandría, en Alejandría los objetos sí hacían sombra, eso indicaba que la Tierra era curva (está perfectamente explicado en el vídeo).
Midiendo la sombra, podemos calcular el ángulo con que inciden los rayos solares (la trigonometría, que de vez en cuando sirve para algo).

La Tierra está lo suficientemente alejada del sol como para considerar los rayos del sol paralelos. La distancia angular entre las dos ciudades será la misma que el ángulo que forma la sombra , 7,2º, se trata de ángulos opuestos de lados paralelos.

El paso siguiente, era medir la distancia entre las dos ciudades, esa distancia sería el arco correspondiente a 7,2º , sólo hay que calcular la distancia que se corresponde con 1º y luego multiplicar por 360º para calcular la longitud de la circunferencia terrestre.
Hay distintas teorías sobre las unidades utilizadas por Eratóstenes para medir la distancia entre las dos ciudades (siempre las unidades de medida, pero eso será motivo de otro post) los más fervientes partidarios de Eratóstenes dicen que utilizó el estadio egipcio y que eso le daba una estimación de la circunferencia terrestre de 39.614,4 km, frente a los 40.008 km considerados en la actualidad, es decir, un error menor del 1%.

Disfrutad del fantástico vídeo de Carl Sagan (fragmento de la serie Cosmos)

¿Malos Físicos?

Me refiero a los romanos que construyeron el acueducto.

Yakov Perelman en su libro Física Recreativa I dice que los romanos construían acueductos para transportar el agua, venciendo irregularidades del terreno porque desconocían el principio de los vasos comunicantes. Con una canalización el agua saldría si el punto de donde se toma el agua tiene una altura igual o superior al punto en el que queremos que mane.

Sin embargo, los romanos sí que conocían este principio y lo utilizaban, de hecho, construyeron sifones (por ejemplo en el acueducto del Gier en Lyón) y utilizaban canalizaciones de piedra, cerámica y plomo capaces de soportar presiones considerables.

Las obras de conducción de las aguas, desde su lugar de origen hasta el lugar de distribución o depósito, eran muchas veces técnicamente complicadas y siempre costosas. Pero la población no apreciaba convenientemente estas realizaciones si finalmente quedaban ocultas. En muchos casos los grandes acueductos podrían haberse sustituido por sifones mediante tuberías, igualmente eficaces y más baratos de construir. El equilibrio entre el costo de las obras de sifones por tubería o el de arquerías, no siempre estaba resuelto a favor de la economía y en el caso de proximidad a núcleos habitados se resolvía intencionadamente a favor de los acueductos, cuyo espectáculo impactaba a la población y hacía perdurar la memoria de promotor durante generaciones.

Para documentarse:

Las conducciones de agua romanas

Historia de la arquitectura en España. El Acueducto de Segovia

Ingeniería romana

Como curiosidad, os remito a la página web creada por el ingeniero de montes segoviano Miguel Ángel Rubio: Club de Amigos del acueducto