誰第一次測出地球大小?
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2000多年前,厄拉多塞第一次測出地球大小。
厄拉多塞 Eratosthenes
又譯作埃拉托斯特尼、埃
拉托色尼等,公元前276年
~公元前194年)。
如果讀過本刊2017年10期《誰最先發現大地是球形?》一文,那麼你會知道,在公元前500年,古希臘哲學家畢達哥拉斯第一次指出我們腳下的大地是球形。
過了200多年,在公元前240年,埃及亞歷山大城的厄拉多塞巧妙地測出了地球的周長。
他是怎樣做到的呢?
亞歷山大圖書館館長厄拉多塞。
在公元前3世紀,埃及的亞歷山大是當時世界上最大的城市,在這個城市裡住著一個名叫厄拉多塞的人,他是亞歷山大市圖書館的館長,被當時仰慕的人稱為貝塔,貝塔(β)是希臘文的第二個字母,意思為:世上第二個無所不知的人。但是厄拉多塞幾乎在所有的領域裡都是阿爾法,阿爾法(a)是希臘文的第一個字母!他是一個天文學家、歷史學家、地理學家、哲學家、詩人、戲劇批評家和數學家。他的著作從《天文學》到《痛解論》,包羅萬象。
當時埃及的西恩納是今天的阿斯旺。
有一天,他從一本書里讀到一段話:在南部邊疆西恩納(Syene),今天的阿斯旺(Aswan),在6月21日夏至那天,也就是一年當中白天最長的一天,在接近中午的時候,直立長桿、聖堂圓柱等的陰影越來越短,最後在正午消失,在深井井底看到太陽的倒影,這時太陽位於頭頂正上方。
西恩納夏至正午 ,聖殿柱子沒有陰影。
西恩納夏至正午,人們在深井井底能看到太陽倒影(示意圖)。
長竿、陰影、井底太陽的倒影、太陽的位
置,這些日常生活中常見的事物很容易被人們忽略,它們會有什麼重要意義嗎?
厄拉多塞是一個科學家,他十分驚奇,並想親自
做個實驗,看看在亞歷山大,在夏至正午,直立長竿會不會在地面上投下陰影?結果實驗證實:直立長竿在地面上投下了陰影。厄拉多塞思考:為什麼在西恩納的直立長竿不投下陰影,而在北邊的亞歷山大的長竿卻投下陰影呢?
厄拉多塞思考:假設在一幅古埃及地圖上,有兩
根等長的長竿,一根直立在亞歷山大,另一根直立在西恩納。如果在某一個特定的時刻兩根長竿都沒有在地面上投下陰影,這很容易理解:地球是扁平的,太陽在頭頂上直射,直立長桿都沒有陰影。
如果兩根長竿在地面上投下的陰影長度相等,那
么在扁平的地球上也說得通:太陽沒在頭頂,太陽光線以同樣的角度斜射在兩根長竿上。
在同一時刻,在西恩納的長桿沒有陰影,而在亞歷山大的長桿卻有明顯的陰影,這究竟是怎麼一回事呢?
假設直立在亞歷山大和西恩納的兩根長桿都沒有陰影(示意圖)。
愛對新事物持懷疑態度的人認為,是書寫錯了。但厄拉多塞認為,這麼明顯的事實,不太可能寫錯。唯一的可能是:地球的表面是彎的,彎的弧度越大,陰影長度的差別就越大。因為太陽離我們十分遙遠,所以照射地球的陽光是平行的。長竿與太陽光線的夾角不同,它們在地面上投下陰影的長度也不同。這樣就可以測出地球大小了。
在亞歷山大,長桿,陰影和陽光光線組成一個直角三角形。厄拉多塞通過測量長桿的長度和陰影的長度,得出陽光跟長桿之間的夾角為7°。
假設直立在亞歷山大和西恩納的長桿都投下相同的陰影(示意圖)。
直立在亞歷山大和西恩納的長桿,一個投下陰影,一個不投下陰影(示意圖),只有大地是彎的才能出現這種情況。
測出地球周長(示意圖)。
根據:兩條平行線與第三條直線相交
內錯角相等
得出:如果將兩地長竿插入地心
它們相交成的角度為7°。
如果知道7°對應的弧長,就能知道360°對應的地球圓周的長度。於是,厄拉多塞僱人走路測出亞歷山大和西恩納之間的距離為800千米。這樣,按照圖6-4中的計算,就算出了地球的周長為4萬千米。這個答案是正確的。
在2000多年前,厄拉多塞憑藉廣泛的閱讀,非凡的洞察力和智慧,以及對實驗的興趣,利用極其簡單的工具——長桿,就測出了地球的大小,誤差只有百分之幾。
當知道地球是一個直徑不太大的圓球時,難道人們不想去嘗試環球航行嗎?
葡萄牙航海家麥哲倫。
是的 , 一直有許多人嘗試環球航行,但直到1522年才成功,葡萄牙航海家麥哲倫(FerdinandMagellan)的船隊完成了這一偉大壯舉!
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