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7 may 2025

El calendario Inca según Tom Zuidema

Meses y años y domingos que contauan los Yngas en este rreyno, que los filósofos y astrólogos antigos contauan la semana dies días y treynta días un mes. Y ancí, por ésta, se seguía y se seruía con ella y conocía por las estrellas lo que abía de pasar el año, que bien sabía que el sol estaua en más alto grado que la luna y se ponía de encima de ella y se sangrentaua. Y ancí escuricía y creyýan que abía de murir y escoricir y caer en tierra el clips de la luna y ancí hazían gritar a la gente y a los perros y tocauan tanbores y alborotarse la gente.

Hasta oy lo hazen y lo ciguin en el senbrar la comida, en qué mes y en qué día y en qué ora y en qué punto por donde anda el sol. Lo miran los altos serros y por la mañana de la claridad y rrayo que apunta el sol a la uintana. Por este rreloxo cienbra y coxe la comida del año en este rreyno.

Guaman Poma de Ayala, Nueva Coronica y Buen Gobierno (1987:235-237)

Fue fascinante leer el libro El Calendario Inca de Tom Zuidema (1927-2016), quien fue el investigador más serio e importante sobre astronomía inca, junto a Anthony Aveni, Brian Bauer y David Dearborn. Zuidema fue un antropólogo holandés, enseñó en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign e investigó la organización social y política de los incas. Vivió en el Perú muchos años y enseñó en la Universidad San Cristóbal de Huamanga. Publicó varios libros sobre la interpretación social y calendárica de los ceques. 

El libro de Zuidema es complejo de entender por su gran cantidad de información y cuando no se tienen algunos conocimientos básicos de astronomía de posición. Así que voy a relatar de manera sencilla en esta entrada la descripción que hace Zuidema del calendario inca. Sin embargo, necesariamente, deberé explicar algunos conceptos que pondré al final. Como introducción y antesala, recomiendo leer antes mi entrada La astronomía prehispánica en dibujos.

Empezaré diciendo que los incas tuvieron un calendario lunar que estuvo muy compenetrado con la organización económica, social, política y religiosa que constituyó su verdadera utilidad, sin embargo, este calendario también se articuló con un calendario solar. Las fuentes de información de Zuidema son las publicaciones de una docena de cronistas del virreinato temprano, además del trabajo de campo que hizo en Cusco y la interpretación de quipus y dibujos en tejidos de época prehispánica.

Zuidema plantea, con evidencias de fuentes documentales, que existió un sistema de ceques, que eran líneas rectas imaginarias que partían desde el Coricancha, atravesando 328 huacas en las cuatro direcciones del Tahuantinsuyo (III Antisuyo, IV Contisuyo, I Chinchaysuyo y II Collasuyo), que constituyó el orden económico, social, político y religioso, porque a partir de ellos (los ceques) se determinaron los ritos asociados a las posiciones sociales, a la siembra y cosecha, a la adoración del Sol y la Luna, al vasallaje de otros pueblos, entre otros. Para ello, como necesidad de una dimensión temporal el sistema de ceques constituyó un calendario astronómico. 

El calendario ceque

Fuente: El Calendario Inca - Tom Zuidema

En total existieron 41 ceques, tres suyos con 9 ceques cada uno y un suyo con 14 ceques. Las huacas tuvieron un orden jerárquico, de mayor a menor: collana, payan y cayao, las mismas que se juntaron en grupos de tres.

El sistema de ceques conformó la organización social, política, económica, religiosa y calendarica del Tahuantinsuyo, por lo que cada huaca constituyó un día según el periodo lunar, de manera que hubo 328 días que se ordenaron en 12 meses lunares con una cantidad variable de días cada uno, más 37 días de un mes, llamado Aymuray, no representado en el sistema de ceques, periodo cuando llegaban los señores importantes desde el exterior del Tahuantinsuyo.

Los 12 meses se dividieron en 41 semanas. La duración de los meses era irregular, teniendo en promedio 27.3 días, igual a un mes sideral. Las semanas tuvieron entre 4 y 15 días, dependiendo de la distribución de las huacas en los ceques. Cada suyo agrupaba a 3 meses. Los pares de suyos II y IV tenían 165 días en conjunto y los pares de suyos I y III tenían 163 días. El mes Aymuray de 37 días se encontraba entre los dos periodos, y coincide con el periodo en el cual las Pleiades dejan de verse en el cielo cusqueño que va de fines de abril a comienzos de junio, totalizando 365 días en el año.

Por lo tanto, el calendario ceque tuvo 13 meses, donde hubo un grupo de meses con 145 días y otro grupo con 220 días (27.3 x 8 + 29.5 x 5 = 365.9 días, similar al año trópico de 365.25 días). El grupo de 145 días correspondían a cinco meses sinódicos alrededor del solsticio de junio, mientras que el grupo de 220 días correspondían a cuatro meses dobles (en total ocho) siderales alrededor del solsticio de diciembre. No voy a poner la correspondencia entre los meses del calendario gregoriano y del inca porque no tiene mucho sentido, pero los nombres fueron, según la lista maestra de Zuidema: 1) Camay quilla, 2) Hatun pocoy quilla, 3) Pacha pocoy, 4) Ayrihua, 5) Hatun Cusqui, 6) Aymoray, 7) Haucay cuzqui, 8) Chahuarhuay, 9) Yapuy, 10) Coya raymi, 11) Uma raymi, 12) Ayarmaca raymi, 13) Capac raymi. En los meses 7 y 13 se encuentran los solsticios de junio y diciembre respectivamente.

Los 220 días que equivalen casi a 8 meses siderales (27.3 x 8 = 218.4) correspondían a cuatro meses dobles: (10-11), (12-13), (1-2) y (3-4), que en promedio tenían 55 días cada uno (el doble de un mes sideral), sin embargo, hubo dos meses dobles con 55 días, un mes doble de 52 días y otro de 58 días. Sucedió esto porque hay 107 días entre los pasos cenitales del Sol sobre Cusco (55 + 52) y para cuadrar los 3 días de diferencia se compensaron con el mes que tiene 58 días. Por lo tanto, los 220 días contenían al grupo de 107 días que empezaba por el primer paso cenital del Sol sobre Cusco (30/10) y finalizaba por el segundo paso cenital (14/02), incluyendo al solsticio de diciembre (21/12). 

Distribución de los 220 días

Fuente: El Calendario Inca - Tom Zuidema

Los 220 días se contabilizaron desde el inicio del mes Coya raymi hasta el fin del mes Ayrihua con el paso del Sol a través del pilar meridional del cerro Picchu (llamado también Sucanca), desde una línea visual que partía del ushno de la plaza Haucaypata, que ocurre dos veces al año, el 2 de setiembre y el 10 de abril. Este ushno fue una especie de pilar de piedra que se encontraba en el centro de la plaza Haucaypata, justo en la salida de la Calle del Medio que da hacia la Plaza de Armas de Cusco. Hay varios cronistas que lo mencionan como bulto (Betanzos, Pizarro, entre otros) y además hay un cuadro del terremoto de 1650 en la Catedral de Cusco donde aparece el rollo construido por los españoles en el sitio del ushno. Asimismo, Zuidema menciona versiones de Garcilaso y Guaman Poma sobre un edificio al lado de la plaza que tenía un poste en su techo, lo que pueda haber funcionado como gnomon para verificar los pasos cenitales.

Ubicación del Ushno

Fuente: Google Maps

La línea de visión desde el ushno hacia el cerro Picchu tuvo 2 km de distancia. Sobre el cerro Picchu había unos pilares que permitían el registro de la puesta del Sol en el inicio del primer mes doble (10-11) y en el fin de último mes doble (3-4).

Línea de visión del ushno al cerro Picchu

Fuente: Google Maps

El 13 de diciembre de 2016 tomé la siguiente fotografía desde el lado derecho de la Catedral del Cusco. En el horizonte se puede ver la cadena de cerros donde se oculta el Sol. Debido a las edificaciones del Portal del Comercio, no pude tomar la foto desde la ubicación del ushno para que saliera la cadena montañosa. El cerro Picchu debe estar a la derecha de donde se ve el Sol (en dirección al norte) debido a la cercanía del solsticio.

Puesta del Sol desde la Plaza de Armas de Cusco

Fuente: archivo personal

Para la observación de la puesta del Sol en el solsticio de diciembre desde el Coricancha, Ziudema menciona algunos indicios documentales y arqueológicos en su arquitectura: i) un posible paso de los rayos del Sol a una habitación del Coricancha donde se guardaba una imagen del Sol, y ii) la observación desde un recinto denominado Inticancha (donde hoy se encuentra el templo de Santo Domingo) por una visual hacia unos pilares en el cerro Chinchicalla. 

Se podría afirmar que en los meses dobles, estando basados en meses siderales, pudo haber interés en la observación de la Luna en combinación con el seguimiento de las estrellas y constelaciones. De hecho, Zuidema, realiza una descripción sobre la observación de la aparición y desaparición de las Pleiades, del Cinturón de Orión, de la Cruz del Sur, de α y β Centauri y de las constelaciones oscuras.

Por otro lado, el grupo de 145 días contenía un grupo de 114 días que empezaba por el primer paso anticenital del Sol en Cusco (28/04) y terminaba por el segundo paso anticenital (20/08), conteniendo al solsticio de junio (21/06). No se sabe cómo los incas pudieron identificar los pasos anticenitales porque estos no son observables directamente. Sin embargo, hay algunos hechos tampoco explicados sobre el ciclo calendárico mesoamericano de 260 días que va del 12 de febrero al 30 de octubre, justo en las fechas de los días anticenitales en el territorio maya.

Como verificación de las fechas del anticenit de Cusco, identifiqué el lugar antípoda que se encuentra cerca de la ciudad de Chư Sê en Vietnam, en la latitud 13º41' N, por lo que los pasos cenitales de esta ciudad deberían ser los pasos anticenitales de Cusco. Al no encontrar los días de los pasos cenitales de esa ciudad, busqué a otra que tenga una latitud similar en el hemisferio norte, por ejemplo, San Salvador (13º42' N), cuyos pasos cenitales son el 26 de abril y el 16 de agosto. Podría haber alguna diferencia con las fechas de Chư Sê, sin embargo, Zuidema admite que estas fechas en realidad son 26/27 de abril y 18/19 de agosto, pero por alguna razón los ceques marcan el 28 de abril y el 20 de agosto. Zuidema afirma que los incas observaron la salida y puesta del Sol en el grupo de 145 días según lo siguiente:
  1. Primera puesta del Sol en el anticenit observada desde el ushnu hacia los pilares centrales y externos del cerro Picchu.
  2. Primera salida del Sol desde el Coricancha el 25 de mayo como predictor del solsticio de junio.
  3. Puesta del Sol, observada desde Chuquimarca, detrás de Quincalla en el solsticio de junio.
  4. Segunda salida del Sol observada desde el Coricancha (repetición de la 2da observación).
  5. Segunda puesta del Sol en el anticenit (repetición de la 2da observación).
Contrario a lo que muchos creen, el Coricancha no tiene un alineamiento a los solsticios, sin embargo, su arquitectura interna, que es independiente a sus muros exteriores, presenta salones en la parte occidental que tienen un azimut de 66º44', lo que se aproxima a la salida del Sol en el solsticio de junio en el azimut 64º20' en el año 1500, sin embargo, tiene un mejor alineamiento con la salida del Sol cuando este se encuentra bajo las Pleiades en el azimut 65º58' el 09 de junio. Desde el punto de observación, la altura de los muros occidentales sobre los que se hacía la observación es de 1.7º y la altura del horizonte es de casi 6º.

Líneas de visión desde el Coricancha

Fuente: El Calendario Inca - Tom Zuidema


Recinto de visión de las Pleiades en el Coricancha

Fuente: Google Maps

En general, como Cusco se encuentra entre montañas, las fechas de las observaciones pueden verse afectadas por uno o dos días, dependiendo de la altura del horizonte.

Mi comentario final es que Zuidema ha hecho un trabajo extraordinario de investigación etnográfica que ha permitido explicar el funcionamiento del calendario inca, sin embargo, hay tres cosas que pueden ser profundizadas más adelante: el mes de 37 días que no se encuentra en el sistema de ceques que podría haber funcionado como un comodín para los años bisiestos, la observación en vivo y en directo de los pasos cenitales del Sol a través de un gnomon y el cálculo de los días de los anticenits. 


Definiciones

Anticenit o nadir: es el punto inferior de la esfera celeste que se halla por una vertical desde el suelo de un observador pasando por el centro de la Tierra. El Sol pasa por el anticenit dos veces al año. A diferencia del cenit, este paso no es observable directamente porque no es visible. Zuidema usa el término anticenit, aunque en el lenguaje astronómico se le conoce como nadir. 
Año trópico: es el año que transcurre entre dos solsticios o equinoccios consecutivos. Dura 365 días, 5 horas y 48 minutos.
Altura: es el ángulo vertical medido desde el horizonte de un observador hacia el cenit. 
Azimut: es el ángulo medido desde el norte a través del horizonte en sentido horario.
Cenit: es el punto superior de la esfera celeste que se halla por una vertical desde el suelo de un observador. Entre los trópicos, el Sol pasa por el cenit dos veces al año. Se observa cuando el Sol no hace sombra a ningún objeto en un momento determinado alrededor del mediodía porque su altura es de 90º.
Equinoccio: es el paso del Sol por el ecuador celeste. Es la mitad del recorrido del Sol entre los dos solsticios. Ocurre dos veces al año, el 20/21 de marzo y el 21/22 de setiembre. En estas fechas el Sol alcanza la latitud 0º.
Mes sideral: es el mes lunar que tiene como referencia las estrellas fijas, es decir los días que transcurren hasta ver a la Luna en la misma posición delante de las estrellas fijas, aunque no en la misma fase. Tiene una duración de 27,3 días.
Mes sinódico: es el mes lunar que tiene como referencia sus fases, es decir los días que transcurren desde una fase hasta la misma fase en el siguiente periodo. Tiene una duración de 29.5 días. 
Solsticio: es el paso del Sol por los trópicos. Es la posición extrema del recorrido aparente del Sol que ocurre el 21 de diciembre y el 21 de junio. En estas fechas el Sol alcanza las latitudes 23.5º S y 23.5º N, marcando el inicio del invierno o verano según el hemisferio.


Bibliografía:

Zuidema, Tom (2015). El Calendario Inca, tiempo y espacio en la organización ritual del Cuzco. La idea del pasado. Fondo Editorial del Congreso del Perú y Fondo Editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

18 abr 2025

La fecha de Semana Santa

El cálculo de la fecha de Semana Santa tiene una historia muy antigua. Inicialmente, nadie se puso de acuerdo en establecer la fecha de Semana Santa. A diferencia de la pascua católica o cristiana, la pascua judía (Pésaj) conmemora la liberación de los israelitas del yugo de faraón de Egipto, hecho narrado en el libro del Éxodo, por ello, es una tradición muy antigua para el pueblo judío. Por esta razón, la fecha había sido establecida, desde tiempos muy antiguos, el 14 del mes de Nisán que comienza en la noche de luna llena después del equinoccio vernal. Para el año 2025 fue el 12 de abril.

En el caso de la pascua cristiana, desde sus inicios, la fecha no había sido muy bien establecida dado que relativamente fue una fiesta reciente el hecho de conmemorar la resurrección de Cristo. Habían cristianos en Roma, en Alejandría, en Atenas, en Esmirna, entre otros lugares, y todos ellos interpretaban cuándo debe ser la fecha de celebración.

Cristo

Fuente: Exposición Historia de la Semana Santa de Lima: Tradición y Fiesta (imagen proveniente de la Iglesia de la Soledad, Centro de Lima)

En el año 260 DC, Anatolio de Laodisea calculó la fecha de Semana Santa, estableciendo que el domingo pascual debe ser celebrado el primer domingo luego de la luna llena pascual, para ello había creado unas tablas sobre las fechas de la luna llena pascual. Hay que recordar que en aquella época se usaba el calendario juliano. Sin embargo, el Concilio de Nicea I (325 DC) abordó el tema del Computus o cálculo de la fecha de Semana Santa, estableciendo ciertos criterios, tomando como referencia los cálculos de los alejandrinos:
  • La pascua se celebra en domingo por ser el día que resucitó Jesús.
  • No debe coincidir con la Pascua judía.​
  • No se celebre nunca la Pascua dos veces en el mismo año, porque el año nuevo empezaba con el equinoccio vernal, por lo que se prohibía la celebración de la pascua antes de este equinoccio.
El problema es que continuaba la discrepancia entre alejandrinos y romanos sobre cuando era la fecha del equinoccio vernal, que es una fecha variable en realidad (en 2025 cayó 20 de marzo, pero en el 2044 caerá 19 de marzo).

Finalmente, en el año 525 DC, Dionisio El Exiguo planteó a Roma un cálculo que se basaba en las estimaciones alejandrinas:
  • La pascua cae siempre en domingo por ser el día que resucitó Jesús (Dies Dominicus).
  • Este domingo es el siguiente tras la primera luna llena del equinoccio vernal. Sin embargo, mientras este equinoccio puede variar entre el 19 y 21 de marzo, Dionisio fijó un equinoccio vernal eclesiástico, cuya fecha es siempre el 21 de marzo, diferenciándose del evento astronómico.
  • Si la luna llena cae domingo, la pascua se traslada al domingo siguiente para evitar coincidir con la pascua judía.
Con ello, la pascua más temprana debe ser el 22 de marzo, si la luna llena cae el 21 de marzo y es sábado. La fecha más tarde es el 24 de abril, cuando la luna llena cae el 20 de marzo y es domingo, entonces hay que esperar la siguiente luna llena que es el lunes 18 de abril, por lo que la pascua debe ser el domingo 24 de abril. La siguiente tabla puede ayudar a entender esto.

Tabla de cálculo de la fecha de Semana Santa

Fuente: elaboración propia

Los cálculos futuros se basan en la edad lunar, llamada epacta, es decir, la diferencia en días que el año solar excede al año lunar, el día del ciclo lunar en que está la Luna el 1 de enero del año cuya pascua se quiere calcular. Este número varía entre 0 y 29. Gauss y otros matemáticos inventaron tablas para la determinación de las fechas futuras de Semana Santa.

22 mar 2025

Copernico, el economista

Mientras Nicolás Copernico tuvo funciones como administrador de los bienes del cabildo de Frombork en 1516, se dio cuenta del funcionamiento del dinero a raíz de las disputas de los Caballeros Teutónicos quienes habían perdido la guerra polaca teutónica. Durante su trabajo, Copernico se encargaba de proveer bienes a los colonos de las tierras de Pomerania Oriental, Chelmno y Warmia, devueltas por los Caballeros Teutónicos a Polonia. Al calcular el valor de las granjas se topó con el problema de la circulación de la moneda debido a que los Caballeros Teutónicos habían retirado las monedas acuñadas en Gdansk y Torun que tenían buena proporción de plata para fundirlas y fabricar las mismas monedas pero con menor plata.

Entonces, escribió en 1528, para la Dieta Prusiana, un documento denominado Monetae cudendae ratio (Tratado sobre la moneda) donde explica como la moneda de menos valor (menor cantidad de oro o plata), que empobrece a la economía, desplaza a la moneda de mayor valor. Además propuso una solución que consistió en la acuñación de una moneda oficial, garantizada por el rey, con una aleación de plata u oro necesaria para que la diferencia entre el valor real y el valor nominal sea suficiente para cubrir el costo de acuñación, eliminando así el principal atractivo de la fundición.

(...) El oro o la plata marcados con una impresión constituyen la moneda utilizada para determinar el precio de las cosas que se compran y se venden, según las leyes establecidas por el Estado o el príncipe. El dinero es pues, de algún modo, una medida común de estimación de valores; pero esta medida debe ser siempre fija y conforme a la regla establecida. De lo contrario, habría necesariamente desorden en el Estado: compradores y vendedores serían engañados a cada momento, como si el codo, el celemín o el peso no retuvieran una cierta cantidad. Ahora bien, esta medida reside, en mi opinión, en la estimación del dinero. Aunque esta estimación se basa en la bondad del material, no obstante debe distinguirse de su valor. De hecho, el dinero puede valorarse más que el material del que está hecho, y viceversa. (...)
Fuente: Tratado sobre la moneda

Es así que Copernico se adelantó 30 años a Sir Thomas Gresham quien se dio cuenta de que en las transacciones, la gente prefería pagar con la moneda más débil y guardarse la más fuerte, para cuando, llegado el caso, exportarla o fundirla, pues tenía mayor valor como divisa o como metal en lingotes. Entre los economistas polacos y de Europa del Este esto se conoce como la Ley Copernico-Gresham.

Asimismo, Copernico expresó tempranamente la teoría cuantitativa del dinero que indica que el nivel de precios está en relación a la cantidad de dinero en la economía, teoría desarrollada por Fisher (1911), Marshall (1871) y Pigou (1917), y más recientemente por Milton Friedman en la década de los 50s.

(...) El dinero pierde su valor sobre todo cuando se ha multiplicado demasiado, cuando, por ejemplo, una cantidad tan grande de plata se ha transformado en dinero que la gente llega a buscar lingotes de plata más que dinero en efectivo. El dinero pierde toda su dignidad cuando ya no puede comprar tanta plata como la que contiene y hay ganancias en fundirlo nuevamente. El único remedio entonces es dejar de acuñar moneda hasta que ésta recupere su equilibrio y alcance un valor superior al de la plata. (...)
Fuente: Tratado sobre la moneda 

Copérnico consideró que la disminución del valor del dinero que acompaña a un aumento de su cantidad se producía principal o exclusivamente en relación con el valor de la mercancía del metal monetario y no con el valor de todas las demás mercancías (Spiegel, 1991).

En paralelo a estas actividades administrativas, Copernico continuó sus observaciones astronómicas e inició su gran obra De revolutionibus en 1519. 

Bibliografía

Henry William Spiegel (1991). The Growth of Economic Thought. Duke University Press
Sociedad Científica de Torun (1972). Nicolas Copernico 1473-1973. Editorial Científica Polaca.

16 feb 2025

Los relojes de sol en el Perú

Los relojes de sol son instrumentos muy antiguos que se usaban para medir el paso del Sol durante el día, permitiendo saber qué hora del día es. Hay que diferenciarlos de los calendarios que son los instrumentos que miden el paso del Sol o de la Luna durante al año. Se dice mucho que los incas tuvieron relojes de sol, sin embargo, eso nunca se ha demostrado. Uno muy famoso es el llamado Intihuatana, en Machu Picchu, pero no existe ningún estudio serio que haya demostrado que se trata de un reloj de sol. Lo que sí ha existido desde tiempos preincas son calendarios solares y lunares, por ejemplo, Chankillo, un calendario que mide los meses del año desde un solsticio al otro. Asimismo, los Incas tuvieron un calendario solar-lunar.

Los relojes de sol realizan micromediciones del día. Todos podemos dar cuenta que la sombra del Sol varía en tamaño a una misma hora durante el año (ver la entrada Un reloj de Sol para Lima) y la técnica para convertir ese hecho llevó a la fabricación de relojes de sol desde el siglo VII - V a. C.

En el Perú, se han fabricado algunos relojes de sol, todos del tipo ecuatorial, uno muy conocido es el de Chucuito, en Puno que data de 1831. El reloj está en una placa sobre un pilar de piedra. Se dice que este pilar fue construido por mandato del corregidor Pedro de Melgar en el año de 1561 y le llamaban El Rollo que es donde se anunciaban las disposiciones legales. En la parte superior del pilar está incrustado el reloj de sol ecuatorial cuyo dial es una placa aparentemente de mármol y su style es una barrita delgada de fierro. 

Reloj de sol en Chucuito-Puno

Fuente: Google Fotos

Asimismo, sobre la catedral de Cajamarca (iglesia de Santa Catalina) se encuentra un reloj de sol ecuatorial que se le puede ver desde la calle Amalia Puga. No he encontrado la fecha de su construcción, pero se dice que antes estuvo en la plaza de armas de Cajamarca. Este reloj se encuentra bastante deteriorado, a diferencia del de Chucuito. Tanto el pedestal como el reloj parecen hechos de una misma pieza. El style parece estar torcido.

Reloj de sol en Cajamarca

Fuente: archivo personal

Finalmente, hay un reloj de sol en el distrito de Quiñota, en la provincia de Chumbivilcas, en Cusco. Este reloj es similar al de Chucuito. Se encuentra en la plaza de armas del distrito. Se destaca que la población de Quiñota se identifica como la "Tierra de Waka Waqra y Reloj Solar".

Reloj de sol en Quiñota-Chumbivilcas-Cusco

Fuente: video de Ever Benito (Youtube)

8 ene 2025

Reproducción del experimento de Eratóstenes

En mi entrada El cálculo de Eratóstenes describí como Eratostenes calculó la circunferencia de la Tierra como mucha aproximación real hace 2200 años a partir de la relación de ángulos de sombras y la distancia entre un lugar donde no hay sombra en un día del año con otro lugar donde sí hay sombra. La estimación de Eratóstenes fue de 39740 km de circunferencia terrestre.

Al mediodía del solsticio de verano, el 21 de diciembre último, reproduje el experimento de Eratóstenes con la sombra que hace una viga. La medición resultó muy sencilla: la altura de la viga respecto del piso fue de 2,27m y la longitud de la sombra de la viga con la vertical del piso fue de 0,45m.

Elementos para el experimento de Eratóstenes

Fuente: archivo personal

El ángulo α es el que hace la distancia de la sombra con la vertical y la sombra con la viga y su tangente es la siguiente:

tan α = 2,27 / 0,45

tan α = 5,04

Entonces el ángulo es:

α = atan 5,04

α = 78,787º

El ángulo β es 90º - 78,787º = 11,21º

El ángulo complementario de α es β que mide 11,21º. Entonces, sabiendo que al mediodía del solsticio de verano no hay sombra en el Trópico de Capricornio, este ángulo es el mismo que hace el centro de la Tierra con Lima y un punto del Trópico de Capricornio por la propiedad de los ángulos alternos internos (los rayos del Sol son paralelos y el radio de la Tierra que llega a la viga es una transversal). 

Con la distancia de 1436 km que hay entre Lima y el hito del Trópico de Capricornio que se encuentra en Antofagasta, completamos el cálculo.

Geometría de la medición


Fuente: archivo personal

Entonces la relación es la siguiente:

11,213º es a 1436 km; como

360º es a x

x = 360 x 1436 / 11,213

x = 46103 km

Me equivoqué más que Eratóstenes! la circunferencia de la Tierra es 40075 km. Mi hipótesis es que el cálculo debe ser mejor estimado cuando el punto de medición se encuentra cerca del meridiano del punto de referencia en la línea del trópico. Eratóstenes escogió Siena y Alejandría. Esta última ciudad está en 40º longitud este y Siena en el 43º, es decir solo 3º de diferencia, mientras que Lima está en 77º longitud oeste y el hito de Antofagasta en 70º, es decir 7º de diferencia.

Una extensión del experimento nos llevaría a estimar la distancia al Sol. Con el experimento anterior se puede calcular el radio de la Tierra.

2πr = 46103 km (suponiendo que arrastro el error)

r = 7337 km

Con este dato del radio se puede calcular de manera empírica la distancia al Sol construyendo la geometría respectiva a escala para usar relaciones trigonométricas. Sin embargo, no es simple porque el ángulo que hace el centro del Sol con Lima y el hito del Trópico de Capricornio en Antofagasta es muy pequeño, por lo tanto es necesario hacer mediciones milimétricas de la sombra.