GEOMETRIA NA ESFERA

Caminho mais curto entre São Paulo e Tóquio num mapa plano. Fonte: Google Maps.

O caminho mais curto entre dois pontos num plano é um segmento de reta. Qual o caminho mais curto entre São Paulo e Tóquio?

Pensando na Terra como uma esfera, a resposta a essa pergunta é um segmento de reta da esfera. Mas o que chamamos de “reta” na casca da esfera é bem diferente da reta no plano: é um círculo máximo. Por exemplo, a linha do equador é uma reta na esfera, bem como qualquer um dos meridianos.

Note que por dois pontos da esfera pode passar mais que uma única “reta”. Pense, por exemplo, nos polos: todos os meridianos são “retas” passando por esses dois pontos. Também é claro que duas “retas” sempre se cruzam em dois pontos e fica difícil definir o que são retas paralelas nessa geometria.

Uma curiosidade interessante: na geometria esférica, a soma dos ângulos internos de um triângulo é sempre maior do que 180 graus e menor do que 540 graus.

Caminho mais curto entre São Paulo e Tóquio num globo. Fonte: Google Earth.

Esta página da Wikipedia explica um pouco sobre a geometria esférica, trazendo um pouco de sua história, algumas propriedades e aplicações desta geometria, tão importante em áreas como matemática, física, astronomia, entre outras. A trigonometria esférica, mostrada nesta outra página da Wikipedia, estuda as propriedades geométricas dos triângulos esféricos, essencial para o estudo deste tema.

Este vídeo do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica da Unicamp apresenta a geometria não-Euclidiana, inclusive explicitando a diferença em relação à geometria Euclidiana, e apresenta a geometria esférica em um vídeo bastante envolvente, mostrando a utilidade desta geometria na determinação da menor distância entre dois pontos em uma superfície esférica.                                                        

A geometria esférica é muito utilizada quando se fala de astronomia posicional. Esta página da Wikipedia fala sobre o sistema de coordenadas celestial, usado para especificar a posição de satélites e planetas, por exemplo. Essa página, além de falar sobre os sistemas de coordenadas, também mostra como realizar algumas conversões entre elas, de uma maneira um pouco mais formal em alguns casos.

Outro tema onde essa geometria é muito usada é a cartografia. A representação plana da esfera que é o planeta Terra pode trazer alguns problemas, então foram criadas algumas projeções cartográficas, as quais utilizam a geometria esférica. Este artigo do Mundo Educação traz uma visão geral sobre esses possíveis problemas e sobre as projeções mais usadas.

Já este artigo de Marlon Mülhbauer e Mateus Bernardes relata a experiência resultante da introdução de conceitos de Geometrias não Euclidianas a alunos do Ensino Médio. Eles foram apresentados a princípios básicos de Cartografia, História da Matemática, coordenadas esféricas e espaços métricos. O artigo discute a validez de se ensinar esse tipo de conteúdo na educação básica.