¿Qué tan separados deberían estar cada extremo de un nivel de agua antes de que no lea el nivel debido a la gravedad y la curvatura de la tierra?

Hablando estrictamente, la respuesta sería “cualquier distancia finita” si la Tierra fuera realmente una esfera uniforme perfecta; sin embargo, las fluctuaciones de densidad local probablemente hacen que la superficie de una curva de nivel de agua perfectamente quieta en diferentes direcciones a pequeña escala.

Hablando en términos prácticos, sería difícil detectar cualquier desviación de la planitud hasta obtener una fracción significativa de la distancia al horizonte desde 2 m sobre el suelo: aproximadamente 5 km, según Horizon. Eso significa un cambio angular de 1.375 minutos de arco para un nivel de agua de 5 km. En general, la desviación angular en el nivel del agua sería la misma que el ángulo sostenido por dos radios desde el centro de la Tierra hasta los extremos opuestos del nivel del agua: en radianes, [matemáticas] \ theta \ aprox d / R [ / math] donde [math] d [/ math] es la longitud del nivel del agua y [math] R = 6.378 \ times 10 ^ 6 [/ math] m. Cambiando eso, el nivel de agua en cada extremo sería [matemático] \ Delta y \ approx \ theta \ veces d / 2 \ aprox d ^ 2 / 2R [/ matemático] más bajo que el del centro.

¿Con qué precisión se puede medir tal desviación? Asumamos 0.1 mm; entonces [matemática] \ Delta y = 10 ^ {- 4} \ hbox {m} \ aprox. d ^ 2 / 1.2756 \ veces 10 ^ 7 [/ matemática] m, o [matemática] d ^ 2 \ aprox 1.2756 \ veces 10 ^ 3 \ hbox {m} ^ 2 [/ matemática] o [matemática] d \ aprox 35.7 [/ matemática] m. Si puede medir con mayor precisión, más corto.

Necesitaría un área grande y perfectamente plana para hacer este experimento.

En primer lugar, coloque 2 barras de manera que estén exactamente verticales, separadas 100 m, y marque una altura de exactamente 1 m sobre la superficie, en cada barra.

Organice un láser, de modo que el haz esté exactamente horizontal y roce más allá de la marca de 1 m en la primera barra. Manteniendo estas condiciones, apunte el láser a la segunda varilla.

Si todo está enfocado, el láser golpeará la segunda varilla unos 15 mm por encima de la marca de 1 m, demostrando la curvatura de la tierra, en una escala de solo 100 m.

Si el aparato fuera lo suficientemente preciso, una diferencia de 1.5 mm podría ser medible, y solo necesitaría una distancia plana de 10 m.

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