O experimento do nível de Bedford

Realizado por Alfred Russel Wallace (1823-1913) que, aos 14 anos de idade, trabalhou na empresa de agrimensura do irmão mais velho, onde adquiriu conhecimento técnico no ramo da topografia.
Em 1870, Wallace entra em conflito com John Hampden, um defensor de Samuel Birley Rowbotham, que acreditava que o planeta não tinha o formato esférico. Rowbotham realizou em 1838 um experimento no rio Old Bedford, que apresenta um traçado linear e segundo a sua teoria, seria possível provar que o rio mantém-se totalmente plano de tal forma que seria possível avistar um alvo a vários quilômetros de distância sem que houvesse alguma diferença de elevação.

Trecho do Rio Bedford
https://goo.gl/maps/uzU1p1mqhxPqmNCe9

O experimento de Rowbotham consistia em posicionar um telescópio dentro do rio, 20cm sobre a lâmina d´água, e observar um alvo à 9,7 km de distância.
Segundo as descrições de Rowbotham, ele conseguiu ver claramente a totalidade do alvo, que consistia em um barco com um bandeira à 91 cm acima da lâmina d´água e que distanciava-se do telescópio, a medida que
teoricamente o barco ficaria oculto em 3,4 m, mas a bandeira, segundo o descrito, pôde ser avistada.

Alfred Wallace teve conhecimento de uma aposta feita por John Hampden, publicada em 12 de janeiro de 1870 na revista Scientific Opinion, prometendo pagar 500 libras para quem conseguisse refutar o experimento de Rowbotham. Wallace aceitou a aposta, munido de um nível óptico topográfico Troughton, refez o experimento com base em seus conhecimentos de topografia.

nível óptico Troughton: https://collections.museumsvictoria.com.au/items/407230

Hampden solicitou que o mesmo trecho de água fosse usado e Wallace aceitou. Embora não conhecesse o experimento anterior de Rowbotham, Wallace estava ciente das leis da física e projetou o seu experimento de maneira a minimizar os efeitos da refração atmosférica:

Elevou o experimento inteiro em 4 m acima da água. Em contraste, Rowbotham fez seu experimento a apenas 20 cm acima da água.
Acrescentou um poste com dois discos no meio do canal para auxílio na observação. Assim, se houver curvatura, seria fácil de observar.

Em seu livro “My life : a record of events and opinions” Wallace relata como elaborou o experimento:

A ponte Old Bedford, a cerca de seis milhas de distância, era de tijolos e um pouco mais alta. Fixei nessa ponte um grande lençol de chita branca, de quase dois metros de comprimento e um de profundidade, com uma grossa faixa preta no centro, cuja borda inferior tinha a mesma altura da água que o parapeito da ponte Welney; de modo que o centro dele fosse tão alto quanto a linha de visão do grande telescópio de seis polegadas que eu trouxera comigo.

No ponto central, a cerca de três milhas de cada ponte, fixei um longo poste com dois discos vermelhos, o superior tendo seu centro na mesma altura acima da água que o centro da faixa preta e do telescópio, enquanto o segundo disco estava um metro mais baixo.

É evidente que se a superfície da água for uma linha perfeitamente reta para as seis milhas, então os três objetos – o telescópio, o disco superior e a faixa preta – sendo todos exatamente a mesma altura acima da água, o disco será visto no telescópio projetado sobre a faixa preta;

ao passo que, se a superfície de seis milhas da água for curvada convexamente, então o disco superior pareceria ser decididamente mais alto do que a faixa preta, a quantidade devido ao tamanho conhecido da Terra sendo de cinco pés e oito polegadas, que será reduzido um pouco por refração para talvez cerca de cinco pés.

O experimento foi aprovado por todas as partes envolvidas, incluindo Hampden e os árbitros.

Quando o experimento estava em andamento, Wallace estava sempre acompanhado por Hampden ou pelo árbitro, e ele se certificou de que a altura de todos os três objetos fosse a mesma.

Quando visto através do nível óptico Troughton, a ponte e o poste no meio apareceram assim:

Ambos os discos foram vistos acima da faixa preta, mostrando que a hipótese de Wallace estava correta

Wallace também realizou o experimento na direção oposta. Colocou o tecido com a faixa preta na ponte Welney e moveu o nível óptico para a ponte Old Bedford. O resultado também foi o mesmo: os dois discos ficaram visíveis acima da faixa preta.