Geodesia Teórica y Práctica

El autor relata diferentes tópicos que rigen el estudio de la Geodesia de manera teórica y practica, siendo esto base fundamental para la comprensión de la determinación de la dimensión y forma de la Tierra, problema principal de esta geociencia.

1. Introducción.

La Geodesia es la ciencia que estudia y define la dimensión y forma de la Tierra. Tal forma recibe el nombre de Geoide y se genera por la superficie equipotencial del campo de gravedad, la que de manera práctica se relaciona con el nivel medio del mar en reposo.

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El problema de la Geodesia es la determinación de la figura de la Tierra y de su campo gravitatorio externo en función del tiempo, así como también la determinación del elipsoide medio terrestre a partir de parámetros observados sobre la superficie o desde el exterior.

2. Reseña Histórica.

El desarrollo de la Geodesia comenzó a gestarse con Pitágoras (550 a. J. C) el cuál fue el primero en darse cuenta de la esfericidad de la Tierra. Tres siglos después, Eratóstenes (250 a. J. C.) se propuso por primera vez determinar las dimensiones de la esfera. Para ello midió la distancia cenital del Sol en Alejandría, en el momento en que los rayos solares llegaban al fondo de los pozos en Siena (actual Asuan), lo que era motivado por el paso del Sol por su cenit. Midiendo asimismo la distancia que había entre ambas ciudades, obtuvo un primer valor del radio de la Tierra bastante aceptable, si se considera los medios de que dispuso.

El error que cometió no llegó a ser más que de 600 km en la longitud de la circunferencia, que es de unos 40.000 km. Hasta comienzos del siglo XVII no se habían hecho mejoras a los trabajos de Eratóstenes.

Fue Newton, en 1687, el que enunció el principio fundamental siguiente: la forma de equilibrio de una masa fluida homogénea sometida a las leyes de la gravitación universal, y girando alrededor de un eje, es un elipsoide de revolución achatado en los polos. Las medidas realizadas, sin embargo, expresan claramente que la Tierra no era un elipsoide perfecto. La hipótesis de Newton no se verificaba sólo si las masas internas del planeta fueran homogéneas y por ello se admitió y se admite hoy como forma de la Tierra, con motivo de facilitar los modelos matemáticos de ella.

En las últimas décadas, los notables avances en tecnología satelital e información y su masiva difusión posibilitan el acceso y manejo de grandes volúmenes de información. Con la aparición de nuevas técnicas de medición, en particular los sistemas de posicionamiento global (GPS), renace la importancia de contar con sistemas que representen la Tierra en su forma real: El Geoide. El conocimiento del Geoide será una herramienta muy poderosa en la Geodesia del futuro. Distintas ramas de las Ciencias de la Tierra, en particular de la Geofísica, podrán utilizar los resultados de esta actividad y aplicarlos a estudios específicos (prospección, geodinámica, geotectónica, etc).

La Geodesia se está focalizando en los últimos años hacia tres temas muy vinculados entre sí: GPS, Geoide y Geodinámica. De allí la importancia de los modelos
matemáticos y físicos geoidales regionales, realizados con métodos y cálculos que destacan problemáticas particulares de cada región (características topográficas,
comportamientos de la corteza, etc.).

3. Sistemas de Referencia Geodésicos.

Los sistemas de referencia geodésicos definen la forma y dimensión de la Tierra, así como el origen y orientación de los sistemas de coordenadas. Los sistemas de referencia geodésicos pueden ser descritos en base a dos modelos matemáticos: el esférico y el elipsódico, los cuales son obtenidos en base parámetros físicos medidos sobre la superficie terrestre, tales como la aceleración de gravedad.

Los sistemas globales de coordenadas nos permiten definir posiciones sobre la superficie de la Tierra. El más comúnmente usado sistema es el de la latitud, longitud y altura. El primer meridiano y el ecuador son los planos que definen la latitud y la longitud.
La latitud geodésica de un punto, es el ángulo desde el plano ecuatorial a la dirección vertical de la línea normal al elipsoide de referencia.
La longitud geodésica de un punto es el ángulo que forma el meridiano que pasa por el punto con el meridiano origen en sentido dextrógiro.
La altura elipsoidal de un punto es la distancia desde el elipsoide de referencia a el punto en dirección normal al elipsoide.

Dentro de un sistema cartesiano global las coordenadas están expresadas en función de los ejes X Y Z, del cual su origen es el centro de masas de la Tierra. El eje Z es paralelo al eje de rotación terrestre, el eje X a su vez es paralelo al meridiano de Greenwich y por último el eje Y es perpendicular al plano XOZ.

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Figura 1. Sistemas de Referencia Geodésicos
4.- Sistemas Clásicos de Referencia

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Fuente:

Pedro Garafulic Caviedes – Universidad de Santiago de Chile

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