[精确度超99%!2200年前怎么测定地球周长]

精确度超99%!2200年前怎么测定地球周长

埃氏丈量原理图 黄雁翔绘咱们发动微信时,会看到NASA揭露的首张完好地球相片。“寄蜉蝣于六合,渺沧海之一粟”,从这个视角看,人类是如此孤单和藐小。咱们不由想问,地球到底有多大?三个已知条件谈到地球巨细,不得不说到“地理学之父”埃拉托色尼。埃氏出生于公元前276年的北非(今利比亚),青年年代曾在柏拉图学园学习,深受托勒密王朝喜爱,长时间担任亚历山大图书馆馆长。他有许多成果,其间最被人了解的是,他第一个精确测定了地球周长。2200多年前,他是怎么测定地球周长的?当咱们问出这个问题时,其实就预设了三个条件:地球是球体、球体有周长、周长可核算。现代的咱们觉得天经地义,但是回到其时,这三个条件已知吗?首要,古希腊人最早信任地球是球体,自毕达哥拉斯第一次提出作为圆球的地球概念,特别是亚里士多德依据月食证明地球是球形后,“天球—地球”两球国际模型一直是希腊天文学的根底。其次,其时现已有了欧几里得的划年代巨作《几许本来》,球体大圆的选取有了办法。最终,圆周长可通过π值或等分圆周核算,其时阿基米德现已算出π值约为3.14,但埃氏运用的是等分圆周办法核算的。精确度达99%以上埃氏是怎么完结丈量的呢?他的办法是纯几许学的。简略来讲,如图所示,假定地球真的是一个球体,那么同一时间在地球同一经线上不同两地,太阳光线与地平面的夹角就不相同,只需测出这两个夹角的差以及两地之间的间隔,就可以算出地球周长。他听人说在埃及的塞恩(今阿斯旺),夏至正午的阳光可以直射入井底,这表明此时太阳光线正好垂直于塞恩的地上。为了便利核算,他挑选塞恩水井和亚历山大灯塔进行丈量。他知道两点的间隔约为5000希腊里,又依据亚历山大灯塔高度与影长算出地心夹角约为7度12分。7度12分为圆周角360度的1/50,也便是说5000希腊里是地球周长的1/50,所以地球周长约为25万希腊里。考虑测地东西和测地办法等要素影响,一起为契合数学上的圆周为60等分制,埃氏将核算成果精确到25.2万希腊里,以便可以被360整除。通过考证,其时的1希腊里约为今日的157.5米,25.2万希腊里约为39690千米。这个成果与现代丈量的赤道周长40076千米仅相差386千米,精确度到达99%以上。用清华大学科学史系教授吴国盛的话说:“真是了不得,这是希腊理性科学的巨大胜利。”这个精妙的试验,连同伽利略的自由落体试验、牛顿的棱镜分光试验、卡文迪许的扭秤试验等,被誉为“十大经典物理试验”。几点疑问咱们惊叹之余,深化考虑会发现存在几个问题:两地间隔为悠远的800千米,他是怎么知道的?在没有挂钟的年代,他怎么确保两地一起丈量?仅依据两点间隔和地心夹角,他怎么确保算出来的便是地球周长?有人说埃氏派出埃及商队,用尺子量出了两地间隔,这有待考证。亚历山大大帝远征时,地理学家会跟着测绘地势。埃氏可能是依据图书馆中皇家驿站丈量材料,结合其时埃及商队的行路日期和速度、尼罗河航运材料归纳确认两地间隔的。埃氏以为塞恩、亚历山大处在同一条经线上,夏至时同一经线、不同纬度的物体影子在正午时间一起到最短,只需保存灯塔影子最短时间的数据,“一起丈量”问题便可处理。埃氏的测算办法需求确保两地在同一经度上,但是现代精确丈量发现塞恩(东经29度15分)和亚历山大(东经32度52分)并不在同一经线上,因而他算出的夹角是不精确的。两地经度隔了约3.5度,经度差错导致成果小了约70千米,但这个差错影响不大。还有为何以为太阳光是平行光线、怎么依据影长算出夹角、现代怎么丈量等一系列问题,读者无妨考虑和查验。一个巨大过错与一次巨大发现正确的成果就有商场吗?没有。一方面,由于埃氏测算出的地球周长在其时看来实在巨大,假如他是对的,那么意味着地球大部分都是海洋,人们遍及不愿意承受。另一方面,由于他的作品悉数失传,孤立的丈量成果导致后人无法换算他其时用的“希腊里”。除了埃氏,许多学者也进行了丈量,其间影响最广的是托勒密。有学者以为他测算出地球周长约为2.8万千米,也有学者以为他只是在制作国际地图时抛弃了埃氏的成果,采用了波希多尼3.2万千米的偏小值。总归,托勒密信任的是“小地球”。托勒密的学说在中世纪被奉为圭臬,他的这个过错观念也因而盛行了1000多年。中世纪晚期,《马可·波罗行记》描绘的丰饶东方给中世纪的欧洲带来了新世纪曙光,海上强国对探究东方摩拳擦掌,而地球的巨细直接关系海上飞行。1492年,当哥伦布从西班牙海岸动身,西航寻觅东方时,他带着3艘帆船、87名水手以及1本托勒密的《地理学》,这本诞生了1300多年的书仍然是其时已知国际的最佳攻略。正是由于坚信托勒密的观念,他才有勇气动身,成果发现了美洲新大陆。正如18世纪法国地理学家安维里所说:“一个极端巨大的过错导致了一次极端巨大的发现。”假如哥伦布知道且信任埃氏所测定地球的实在巨细,或许就没有这次巨大的飞行了。所以说,人类前史的进程,有时候充满了戏剧性。

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