mini|259x259px|La canica azul. Famoso fotografía de la Tierra capturada en la misión Apolo 17 (1972). La forma aproximadamente esférica de la Tierra (geoide o elipsoide achatado en los polos) ha sido demostrada durante siglos desde la Edad Antigua y se puede evidenciar empíricamente por muchos tipos diferentes de observaciones, tanto a simple vista desde el nivel del suelo como en vuelo o en órbita. La forma esférica causa una serie de efectos y fenómenos que combinados refutan las creencias modernas de la Tierra plana. Estos incluyen: la visibilidad de objetos distantes en la superficie terrestre; los eclipses lunares; la apariencia de la luna; la observación de ciertas estrellas fijas desde diferentes lugares; la observación del Sol; la navegación de superficie terrestre; los sistemas meteorológicos; la gravedad; y las fotografías de la Tierra. Estos fenómenos y observaciones no serían posibles en una Tierra plana o en cualquier otra forma en su conjunto. Las leyes de la gravedad, la química y la física que explican la formación y la forma redonda de la Tierra están bien probadas a través de experimentos y se aplican con éxito a muchas tareas de ingeniería.

Visibilidad de objetos distantes en la superficie de la Tierra

miniatura|(Fig. 1) En una Tierra plana los objetos disminuiría progresivamente hacia el horizonte, mientras que en una Tierra esférica serían ocultados por el horizonte. En una Tierra plana sin obstrucciones, el suelo mismo nunca oscurecería los objetos distantes; sería posible ver todo el camino hasta el borde del mundo. Una superficie esférica tiene un horizonte que está más cerca cuando se ve desde una altitud más baja. En consecuencia, cuanto más lejos un objeto esté se irá ocultando en el horizonte de abajo a arriba (Fig. 1). miniatura|(Fig. 2) Los antiguos marineros podían detectar objetos a la lejanía desde un nido de cuervos. Este hecho solo puede explicarse en una Tierra esférica. Imagen de M. Blundeuile his exercises (1613). El geógrafo griego Estrabón describió esta observación en su obra Geografía, donde sostuvo que la forma esférica de la Tierra se demuestra por la experiencia de los navegantes quienes, escribe, no pueden ver las luces de una costa lejana si están a la altura de sus ojos, pero sí resultan visibles si están elevadas o si el punto de observación se sitúa más arriba, del mismo modo que cuando los marineros se acercan a tierra, lo que al principio parecía ser tierra baja se revela como elevada, todo lo cual explica asumiendo la curvatura de la Tierra (Fig. 2)., Vol.I Bk. I para. 20, pp.41, 43. An earlier edition is available online. Por esta razón los faros se construyen a gran altura, como acantilados (Fig. 3). miniatura|(Fig. 3) Los faros se construyen a gran altura para que su luz sea visible más allá del horizonte, aun estando ocultos por la curvatura de la Tierra.

El astrónomo Ptolomeo describe estas observaciones como prueba de la esfericidad terrestre en su Almagesto:"Hay una consideración posterior de que si nosotros navegamos hacia las montañas o hacia lugares elevados desde y hacia cualquier otra dirección, estos [lugares] son observados aumentando gradualmente en tamaño como si salieran propiamente del mar, en el cuál tendrían que haber estado previamente sumergidos: esto es debido a la curvatura de la superficie del agua". Cuando la atmósfera está en calma y su temperatura es homogénea, se pueden observar los efectos visuales que generalmente se esperan de una Tierra esférica. Por ejemplo, los barcos que viajan sobre grandes masas de agua (como el océano) desaparecen en el horizonte progresivamente, de modo que la parte más alta del barco todavía se puede ver incluso cuando las partes más bajas ya no se ve, proporcionalmente a la distancia del observador. Asimismo, en los días de los barcos de vela, un marinero se subía a un mástil para ver más lejos (Fig. 1). Esto no sería posible si la Tierra fuera plana. El cálculo de la distancia del horizonte permite a marineros estimar sin radar el alcance de un contacto distante entre otras naves. miniatura|Secuencia de fotos de un buque tanque navegando a lo largo del Estrecho de Magallanes, Chile, asomando sobre el horizonte a medida que se acerca al observador. Distancia de la primera foto al observador es de unos 18 km lo que implicaría una baja del horizonte de unos 23 m. Largo del barco es 186 m.

miniatura|Barco carguero navegando a lo largo del Estrecho de Magallanes, Chile en dirección paralela al horizonte parcialmente oculto debido a la curvatura de la Tierra. Distancia al observador es de unos 15 km. miniatura|Vistas de la Cordillera de las Cascadas. El monte Adams (3,743 m) y monte Rainier (4,392 m) se encuentran visiblemente por debajo del más pequeño monte Hood (3,425 m). Este fenómeno es posible debido a la curvatura terrestre. Lo mismo ocurre cuando se ve la cima de una montaña pero no su falda o pie cuando se ve desde un barco o desde el otro lado de un gran lago o terreno llano. Por ejemplo, en el primer episodio de la serie PBS Genios, por Stephen Hawking se observó que un helicóptero en la orilla del lago Tahoe, Nevada (EE. UU.) no era visible desde la otra orilla hasta que se elevó unos 24 pies (7,31 m).

Algunos otros ejemplos de objetos ocultándose sobre la distancia son el volcán Tunupa en el salar de Uyuni,Fotografías panorámicas del volcán Tunupa desde Google Maps a distintas ubicaciones la ciudad de Toronto sobre el lago Ontario, la ciudad Chicago sobre el lago Míchigan, el edificio Turning Torso ocultado por el mar Báltico o torres eléctricas sobre el lago Pontchartrain.

Efectos de la refracción atmosférica

miniatura|(Fig. 4) Representación logarítmica de distancias del horizonte verdadero en la Tierra para una altura h dada, donde s es la distancia a lo largo de la superficie de la Tierra, d es la distancia en línea recta y ~d es la distancia aproximada en línea recta suponiendo que h es mucho menor que el radio de la Tierra, 6371 km. Se puede desplazar el cursor sobre un gráfico para resaltarlo en la imagen SVG En teoría, una persona de pie en la superficie con los ojos situados a por encima del suelo, puede ver el terreno hasta unos de distancia, pero una persona en la parte superior de la Torre Eiffel, situada a una altura de , puede divisar el terreno situado hasta unos 58,98 km de distancia (véase el gráfico de la izquierda). Este fenómeno proporciona una forma de confirmar que la superficie de la Tierra es localmente convexa: si se determina que el grado de curvatura es el mismo en todas partes de la superficie de la Tierra y se determina que esa superficie es lo suficientemente grande, la curvatura constante mostraría que la Tierra es esférica. (Fig. 4).mini|(Fig. 5) Tres fotos de Los Farallones desde la misma ubicación, que muestran la diferencia de visibilidad bajo distintos efectos de la refracción atmosférica.|217x217px|izquierdaEn la práctica, este método no es del todo fiable debido a las variaciones causadas por la refracción atmosférica, el efecto por el que la atmósfera desvía la luz que viaja a través de ella. La refracción puede dar la impresión de que la superficie de la Tierra es plana, que su curvatura es más convexa de lo que lo es en realidad (o incluso cóncava; ver experimento de Bedford Level).

El fenómeno de la refracción atmosférica se puede ver cuando los objetos distantes parecen estar rotos en pedazos o incluso al revés. El físico Jason Steffen explicó que “sobre el agua, la humedad es un poco más elevada, por lo que el índice de refracción es más alto y haría que la luz se desviara hacia la superficie de la Tierra”. miniaturadeimagen|Vistas del monte Sněžka en distintos momentos del año (verano y otoño) a 170 km desde Javornice (misma ubicación, a la misma distancia focal). La refracción del aire frío de septiembre "elevó" la posición aparente de la montaña unos 60 m. En el invierno, este aumento óptico puede alcanzar a veces entre 200 y 300 m. Esto se ve a menudo al atardecer, cuando la forma del Sol se distorsiona, pero también se ha fotografiado pasando lo mismo desde los barcos, y ha provocado que la ciudad de Chicago parezca normal, al revés, y rota en pedazos cuando se toman imágenes desde el otro lado del lago Míchigan (desde donde se ve normalmente por debajo del horizonte, y puede divisarse desde una distancia de incluso 100 km). La razón por la que los edificios son visibles a grandes distancias es debido a un espejismo (Fig. 5), que se produce cuando el aire sobre la superficie del agua es más frío que el aire que se encuentra más arriba y refracta los rayos de luz hacia abajo. "Si la tierra fuera plana, el horizonte de Chicago sería visible a través del lago Míchigan casi todos los días despejados, pero no es así".

Otro ejemplo es el Record Guiness de "la línea de visión más larga de la Tierra", donde el monte Pic Gaspard (3867 m) de los Alpes (Francia) es fotografiado desde el monte Pic de Finestrelles (2826 m) de los Pirineos (España) a unos 443 km. Esta foto fue posible debido al índice de refracción atmosférica. Además, la foto muestra Pic Gaspard más pequeño en relación con los otros picos visibles, lo que demuestra la esfericidad de la Tierra.

Experimento de Bedford Level

miniatura|(Fig. 6) Diagrama del experimento de Samuel Birley Rowbotham en Bedford Level de su libro Earth Not a Globe.|izquierda El experimento de Bedford Level fue realizado en 1838 por Samuel Birley Rowbotham. En este experimento, Rowbotham observó en el río Old Bedford que una bandera colocada en un mástil de 3 pies (0,9 m) de altura sobre una barca era totalmente visible desde 6 millas (9,7 km) de distancia. Rowbotham afirmó que había demostrado que la Tierra era plana con este experimento (Fig. 6). miniatura|(Fig. 7) Diagrama de la prueba desarrollada por Wallace para demostrar la curvatura de la Tierra: Observación esperable si la Tierra es esférica (resultado obtenido). Observación esperable si la Tierra fuese plana (resultado no obtenido). No obstante, el científico Alfred Russel Wallace ajustó el método de Rowbotham para evitar los efectos de la refracción atmosférica. Wallace utilizó tres marcas de referencia situadas a la misma altura, 13 pies (4 m) por encima del nivel del agua, en un tramo rectilíneo del canal de Bedford ubicado entre dos puentes, separados entre sí por seis millas de distancia: una señal situada sobre el canal en un punto intermedio formada por un disco (acompañado por un segundo disco auxiliar, situado por debajo); y dos bandas negras, una en cada puente. Wallace realizó observaciones desde los dos puentes, y comprobó con un telescopio que los discos siempre aparecían por encima de las marcas negras, concluyendo que el resultado era consistente con una Tierra esférica (Fig. 7, ). Repeticiones modernas del experimento confirman los resultados de Russel.

Un experimento parecido fue realizado en el documental de Netflix de 2018 Behind the Curve, donde un "terraplanista" colocó una cámara alineada con tres tablones perforados a 17 pies (5 m) de altura, situados en una alineación de 3,88 millas (6,24 km) y le pidió a un amigo que sostuviera en el extremo opuesto una luz a la misma altura. Si la Tierra fuera plana, la luz se vería pasando a través de los agujeros, pero no fue así, y solo fue visible cuando le pidió a su amigo que levantara la luz a unos 23 pies (7 m) de altura.

En el primer episodio de la serie PBS Genios, por Stephen Hawking se realizó otro experimento similar con un puntero láser sobre el lago Tahoe, Nevada (EE. UU.). El puntero nivelado a una altura de 2 pies y 7 pulgadas (66 cm) en la orilla del lago era visto desde un barco a una distancia de 3 millas (4,82 km) a unos 6 pies (182,88 cm) de altura.