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谁第一次测出地球大小?

时间:2018-01-12  热:0℃  分享:平镜海岸


2000多年前,厄拉多塞第一次测出地球大小。

厄拉多塞 Eratosthenes

又译作埃拉托斯特尼、埃
拉托色尼等,公元前276年
~公元前194年)。

果读过本刊2017年10期《谁最先发现大地是球形?》一文,那么你会知道,在公元前500年,古希腊哲学家毕达哥拉斯第一次指出我们脚下的大地是球形。

       过了200多年,在公元前240年,埃及亚历山大城的厄拉多塞巧妙地测出了地球的周长。

他是怎样做到的呢?

亚历山大图书馆馆长厄拉多塞。

        

       在公元前3世纪,埃及的亚历山大是当时世界上最大的城市,在这个城市里住着一个名叫厄拉多塞的人,他是亚历山大市图书馆的馆长,被当时仰慕的人称为贝塔,贝塔(β)是希腊文的第二个字母,意思为:世上第二个无所不知的人。但是厄拉多塞几乎在所有的领域里都是阿尔法,阿尔法(a)是希腊文的第一个字母!他是一个天文学家、历史学家、地理学家、哲学家、诗人、戏剧批评家和数学家。他的著作从《天文学》到《痛解论》,包罗万象。

当时埃及的西恩纳是今天的阿斯旺。

        

       有一天,他从一本书里读到一段话:在南部边疆西恩纳(Syene),今天的阿斯旺(Aswan),在6月21日夏至那天,也就是一年当中白天最长的一天,在接近中午的时候,直立长杆、圣堂圆柱等的阴影越来越短,最后在正午消失,在深井井底看到太阳的倒影,这时太阳位于头顶正上方。

西恩纳夏至正午 ,圣殿柱子没有阴影。

西恩纳夏至正午,人们在深井井底能看到太阳倒影(示意图)。


长竿、阴影、井底太阳的倒影、太阳的位
置,这些日常生活中常见的事物很容易被人们忽略,它们会有什么重要意义吗?


      

       厄拉多塞是一个科学家,他十分惊奇,并想亲自
做个实验,看看在亚历山大,在夏至正午,直立长竿会不会在地面上投下阴影?结果实验证实:直立长竿在地面上投下了阴影。厄拉多塞思考:为什么在西恩纳的直立长竿不投下阴影,而在北边的亚历山大的长竿却投下阴影呢?


      厄拉多塞思考:假设在一幅古埃及地图上,有两
根等长的长竿,一根直立在亚历山大,另一根直立在西恩纳。如果在某一个特定的时刻两根长竿都没有在地面上投下阴影,这很容易理解:地球是扁平的,太阳在头顶上直射,直立长杆都没有阴影。


      如果两根长竿在地面上投下的阴影长度相等,那
么在扁平的地球上也说得通:太阳没在头顶,太阳光线以同样的角度斜射在两根长竿上。

在同一时刻,在西恩纳的长杆没有阴影,而在亚历山大的长杆却有明显的阴影,这究竟是怎么一回事呢?

假设直立在亚历山大和西恩纳的两根长杆都没有阴影(示意图)。

       

       爱对新事物持怀疑态度的人认为,是书写错了。但厄拉多塞认为,这么明显的事实,不太可能写错。唯一的可能是:地球的表面是弯的,弯的弧度越大,阴影长度的差别就越大。因为太阳离我们十分遥远,所以照射地球的阳光是平行的。长竿与太阳光线的夹角不同,它们在地面上投下阴影的长度也不同。这样就可以测出地球大小了。

        在亚历山大,长杆,阴影和阳光光线组成一个直角三角形。厄拉多塞通过测量长杆的长度和阴影的长度,得出阳光跟长杆之间的夹角为7°。

假设直立在亚历山大和西恩纳的长杆都投下相同的阴影(示意图)。

直立在亚历山大和西恩纳的长杆,一个投下阴影,一个不投下阴影(示意图),只有大地是弯的才能出现这种情况

测出地球周长(示意图)。

根据:两条平行线与第三条直线相交

内错角相等

得出:如果将两地长竿插入地心

它们相交成的角度为7°

       如果知道7°对应的弧长,就能知道360°对应的地球圆周的长度。于是,厄拉多塞雇人走路测出亚历山大和西恩纳之间的距离为800千米。这样,按照图6-4中的计算,就算出了地球的周长为4万千米。这个答案是正确的。


       在2000多年前,厄拉多塞凭借广泛的阅读,非凡的洞察力和智慧,以及对实验的兴趣,利用极其简单的工具——长杆,就测出了地球的大小,误差只有百分之几。


       当知道地球是一个直径不太大的圆球时,难道人们不想去尝试环球航行吗?


       

葡萄牙航海家麦哲伦。

        是的 , 一直有许多人尝试环球航行,但直到1522年才成功,葡萄牙航海家麦哲伦(FerdinandMagellan)的船队完成了这一伟大壮举!


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标签: 他测出地球年龄
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