Maravilhas arquitetônicas como o cúpula de Brunelleschi Têm sido repetidamente um centro de investigação científica devido às suas estruturas e dimensões particulares, mas também têm sido um campo de desenvolvimento de novas teorias e tecnologias. Galileu lançou balas de canhão da Torre de Pisa para mostrar que todos os corpos caem com a mesma velocidade, independentemente de seu peso. alguns séculos depois Gustavo Eiffel ele estudou os princípios da aerodinâmica do alto de sua torre (sobre a qual o vento sopra constante e pode atingir velocidades de 160 km/h). Ele provou que, para o vôo, o fluxo de ar sugado na superfície superior das asas de uma aeronave é mais importante do que a pressão mais baixa. A Cúpula de Santa Maria del Fiore de Brunelleschi também contribuiu para o progresso dos estudos científicos, no campo da navegação marítima. Paolo Toscanelli foi um dos maiores matemáticos e astrólogos do século. Ele conheceu Filippo Brunelleschi por volta de 1425. Toscanelli estudou física em Pádua, mas passou a maior parte de sua vida observando corpos celestes e produzindo cálculos matemáticos complexos. Tuscanylli subiu ao topo da cúpula e instalou uma placa de bronze na base da lanterna. A base da lanterna projetava-se de tal forma que os raios do sol passavam por ela num pequeno orifício feito no centro e enviavam a luz para o interior da catedral cerca de 90 metros acima de uma superfície situada na capela da Cruz. . . . Santa Maria del Fiore tornou-se assim um gigantesco meridiano. Este instrumento teve posteriormente uma importância fundamental para a história da astronomia. A altura e a estabilidade da cúpula de Brunelleschi permitiram a Toscanelli aprofundar seus conhecimentos sobre a órbita da Terra ao redor do Sol, calculando com grande precisão o momento exato do solstício de verão e o equinócio de inverno. Esses cálculos também foram úteis no campo religioso, permitindo até mesmo especificar datas religiosas como a Semana Santa.

Depois de fundar o escola de sagres, em 1419, o Infante D. Henrique, o Navegador, realizou uma série de viagens pelo Atlântico oriental, utilizando um novo tipo de navio, conhecido como “Carabela”, um veleiro leve e rápido. Navegadores portugueses financiados pelo príncipe Enrico exploraram as remotas ilhas dos Açores (descobertas em 1427) e mapearam grande parte da costa africana em 1456. Quinze anos depois, cruzaram o equador pela primeira vez. Ilhas como, Brasil, Índias Ocidentais e Zacton Eles existiam em lendas. Dizia-se que este último era particularmente rico em “especiarias”. Sem a ajuda da astronomia teria sido impossível navegar pelas águas ainda desconhecidas do Atlântico e traçar os mapas das terras descobertas. No Mediterrâneo, a navegação era feita por meio de cartas náuticas nas quais se lia uma série de distâncias e um sistema de 12 redes loxodrômicas que se desenvolviam radialmente a partir de um ponto central denominado rosa dos ventos. O navegador simplesmente tinha que traçar uma linha entre dois pontos e encontrar a loxodromia correspondente.

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Com a astronomia, a grande era da navegação celeste estava prestes a começar.

Basicamente, nesse tipo de navegação, utilizava-se o “astrolábio”, instrumento que os astrônomos utilizavam para calcular a posição do sol e de outras estrelas em relação ao horizonte. Por volta de meados dos anos 400, os marinheiros começaram a usá-lo para calcular sua posição no oceano. Dada a imprecisão dos cálculos astronômicos com longitude, uma leitura precisa das distâncias norte-sul era essencial para determinar a latitude, tanto para navegação quanto para cartografia.

Os marinheiros calculavam a latitude medindo com o astrolábio, o ângulo entre a estrela polar e o horizonte, esse método variava ao cruzar o equador, pois a estrela polar é mais baixa, neste caso foi usado o sol, medindo com o astrolábio sua posição em relação ao horizonte. Este cálculo é relativamente fácil de fazer se não fosse pelo fato de que a posição do sol e da estrela polar não coincidem com o pólo celeste. Ou seja, nenhum desses guias celestes conduzia diretamente ao prolongamento norte imaginário do eixo da Terra.Para obter a latitude de uma área, era preciso corrigir as altitudes observadas. Para resolver este problema, houve uma série de tabelas de declinação elaboradas por astrônomos, entre elas as Tabelas Alfonsinas, estabelecidas na Espanha por astrônomos hebreus em 1252. Essas tabelas permitiam aos astrônomos e navegadores calcular a posição do sol e da estrela polar. cada estação, além de eclipses solares e lunares e coordenadas de qualquer planeta a cada momento. Dois séculos depois, as tabelas, que continham muitas imprecisões, tiveram que ser revisadas.

a Observações de Tuscanylli sobre os movimentos do sol (auxiliados por estudos e observações da placa de bronze colocada no topo de Santa Maria del Fiore) permitiu corrigir e reescrever as Tábuas Alfonsinas, que foram entregues a marinheiros e cartógrafos. Em 1459 surgiu a ideia de se aventurar em viagens à Índia e às costas da África Ocidental e sobretudo de criar um novo mapa-múndi mais detalhado. A ideia deste mapa levou Toscanelli a ter uma ideia inovadora e sensacional, quinze anos depois, aos 77 anos, o cientista escreveu uma carta ao seu amigo lisboeta Fernão Martines, cónego da corte de D. Afonso de Portugal . Na carta convidava Martines a interessar Afonso pela rota atlântica, indicando que seria o caminho mais curto para chegar às “especiarias” das regiões orientais. Tuscanylli foi talvez o primeiro na história a propor a ideia de navegar para o oeste para chegar à Índia. As matinas não convenceram o rei português a aceitar a ideia de Toscanelli.

Vários anos depois, o astrônomo foi verificado por um parente de Martines, um capitão genovês, chamado Cristóvão ColomboExímio navegador, Cristóvão Colombo conheceu todos os mares, a Grécia, a Islândia e as costas africanas. Durante uma de suas viagens à África, Cristóvão Colombo notou vários objetos flutuantes, troncos de pinheiro, fragmentos de madeira, etc. Ele se convenceu da existência de outras terras desconhecidas. De regresso a Portugal, o genovês viu a carta que Toscanelli enviou a Martines e copiou-a com interesse numa página de um dos seus livros, um tratado de geografia que o acompanhou nas suas 4 viagens a Portugal. Colombo tentou convencer o rei Afonso a preparar a nova expedição, sem obter respostas positivas. Assim, em 1486, pediu para ser recebido pelo rei Fernando e pela rainha Isabel de Espanha. Seis anos depois, em 3 de agosto de 1492, depois de ter encontrado os fundos de financiamento e o acordo dos títulos e honras prometidos, a expedição de 3 caravelas deixou o porto de Palos perto de Cartagena, uma hora antes do amanhecer, e embora Cristóvão Colombo sucessivamente presunçosamente afirma que, se não usou mapas ou matemáticos em seu empreendimento, deve-se perguntar se sem a ajuda desses mapas os europeus poderiam ter desembarcado no Novo Mundo com tanta facilidade e rapidez.

É certo que a descoberta foi facilitada pelos Mapas e Tabelas compilados por Paolo Toscanelli, após suas observações do alto da lanterna da Cúpula de Brunelleschi.