La creencia en una Tierra plana se encuentra ya en los escritos más antiguos de la humanidad. En la primera mitología caldea, el mundo se representa como un disco redondo y plano que flota en el océano, y eso formó la premisa para los primeros mapas griegos, como los de Anaximandro y Hecateo de Mileto.
La circunferencia de la Tierra fue medida hacia el 240 a. C. por Eratóstenes. Supo que en Siena (hoy Asuán), en Egipto, la luz del Sol caía enperpendicular durante el solsticio de verano, mientras que la sombra creada por el sol en Alejandría estaba en un ángulo aproximado de 1/50o de círculo. Estimó la distancia en línea recta entre Siena y Alejandría en unos 5.000 estadios, lo que le permitió calcular la circunferencia de la Tierra en unos 252.000 estadios, y cada arco de grado en 700 estadios. Aunque Eratóstenes empleó aproximaciones bastante amplias, dependiendo de la longitud que aceptemos para un stadion, su resultado está dentro de un margen de entre un 2% y un 20% de los valores calculados hoy en día. Vale la pena comentar que Eratóstenes sólo podía medir la circunferencia de la Tierra asumiendo que la distancia al Sol es tan grande que sus rayos son esencialmente paralelos. En un tratado matemático chino (el Zhoubi suanjing) del siglo I, se incluía una medición similar, para medir la distancia hasta el Sol asumiendo que la Tierra era plana.
Durante este periodo, la Tierra se solía considerar como dividida en zonas de clima, con un clima frío en los polos norte y sur, un mortal clima tórrido cerca del ecuador, y un suave y habitable clima temperado entre ambos. Se pensaba que las distintas temperaturas en las regiones dependían de su distancia hasta el Sol, aunque se equivocaban al creer que nadie podía cruzar la línea del clima tórrido y alcanzar las tierras de la otra mitad del globo. En su día, esas tierras imaginarias y sus habitantes fueron llamados antípodas.
Lucrecio (siglo I a. C.) se opuso al concepto de una tierra esférica, porque encontraba absurda la idea de las antípodas. Pero hacia el siglo I, Plinio el Viejo se consideraba en posición de afirmar que todo el mundo estaba de acuerdo con la idea de la forma esférica de la Tierra (Naturalis Historia, 2.64), aunque aún siguió habiendo disputas acerca de la naturaleza de las antípodas, y como era posible mantener el océano formando una curva. De forma muy interesante, Plinio considera, como "teoría intermedia", la posibilidad de una esfera imperfecta, "con forma de piña" (Naturalis Historia, 2.65)
En el siglo II el astrónomo Ptolomeo dio varios argumentos defendiendo la forma esférica de la Tierra. Entre ellos estaba la observación de que al navegar hacia las montañas, parecían crecer sobre el mar, indicando que estaban anteriormente ocultas por la superficie curvada del mar.
A finales de la edad clásica, enciclopedistas tan renombrados como Macrobio (siglo IV) y Marciano Capella (siglo V) discutieron la circunferencia de la esfera terrestre, su posición central en el universo, la diferencia de las estaciones entre los hemisferios norte y sur, y muchos otros detalles geográficos. En su Comentario al Sueño de Escipión de Cicerón, Macrobio describe la Tierra como un globo de tamaño insignificante en comparación con el resto del cosmos.
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