公元前的人們是如何測算地球的形狀與大小的呢?

2020-12-12 騰訊網

最簡單的方法當然是坐進一艘太空飛船,一直向上飛,直到你能看到地球的全貌。就像阿波羅8號那樣。

阿波羅八號所拍攝的地球

同樣的,想用不那麼簡單的方式證明地球形狀也是可行的:假設你根本不相信NASA和哪些高精尖的儀器,那麼,我們就需要一種粗略的方法來證明了:

1,使用阿利斯塔克的方法(大約300BC)來計算地月距離與地日距離的大概比值。

2,如果你使用的是相當粗糙的設備,你會發現地日距離至少是地月距離的18到20倍(實際上這個比值遠不止如此,但就我們的目的而言,這已經足夠了)。

3,通過從地球上兩個不同的地點觀測月球(兩個地點相距約1000英裡),你會發現無論在這兩個點之間如何移動,你都看不到月球的背面,所以地月距離肯定比這兩個點之間的距離要遠的多。

4,因此,地日之間的距離將會更加巨大,通過簡單的設備,我們可以粗略地確定這個距離至少為100,000英裡(實際上是9,300萬英裡,雖然有所出入,但是我們只需要知道這個數很大就行了)

5,好了,如果地日距離比地球的直徑要大得多,我們則可以使用厄拉多塞的方法(公元前250年)來計算地球的近似周長。如果我們知道地獄之間準確的距離,我們將能得到一個更加精確的答案,但是十萬英裡這個數值也足夠讓我們得到一個粗略的答案了。

6,換句話說,在厄拉多塞實驗表明,只有在地日距離低於4000英裡的情況下,地球才有可能是平坦的…但是阿利斯塔克的方法最終證明,地日距離要遠超這個數值。

兩種方法都不需要非常精密的設備,我們只需要幾根木棍、測量角度的方法,以及一顆為了科學犧牲自己的心。最後得到的結果一定會是:地球是一個半徑約為4000英裡的球形物體。

對於地球形狀的解釋:好的,我們知道地球幾乎是一個球體,現在我們只需要知道為什麼。

球體是我們所知最緊湊的形狀,這也是為什麼雨滴,肥皂泡和行星都是球形的原因。只要有一個向內的力(在這種情況下為重力),任何足夠大的物體都將自身形成一個近似的球體。我們可以觀察到直徑大於幾百英裡的天體都是球形。

我們知道(厄拉多塞的功勞),地球,月亮和太陽都比幾百英裡要大得多……並且藉助現代望遠鏡,我們可以看到水星,金星,火星,木星,土星,海王星,天王星和冥王星都十分接近一個完美的球形。當然還有一個事實,那就是地球在旋轉,離心力將導致赤道周圍有點隆起,兩極變平。但是,儘管如此,地球幾乎與常規比賽中的池球一樣圓。

今天,最簡單的方法就是通過觀察來證明地球的形狀。但是,早在公元前240年,埃拉託塞內斯就算出了行星的近似周長。

「厄拉多塞從旅行者那裡聽說了塞因(現在的埃及亞斯文)一口井的有趣之處:每年夏至(每年約6月21日)正午,太陽將會照亮該井的整個底部,而沒有任何陰影,這說明太陽正好在頭頂。然後,厄拉多塞在中午測量了亞歷山大城夏至時由一根棍子所投射的陰影的角度,發現它形成的角度約為7.2度,即整個圓的1/50。

他意識到,如果他知道亞歷山大到賽伊尼的距離,他可以輕鬆計算出地球的周長。但是在兩千年前,要精確地確定距離是極其困難的。城市之間的距離是通過駱駝商隊從一個城市到達另一個城市的時間來衡量的,但是駱駝有時會以不同的速度徘徊和行走。因此厄拉多塞聘請了養蜂師,與專業的測量員,並訓練他們以等長的步伐行走。他最終發現賽伊尼位於亞歷山大的大約為5000個體育場之外的距離。

然後,厄拉多塞用它計算出地球的周長約為250,000個運動場。現代學者對厄拉多塞使用的體育場的長度持不同意見,大概在500到600英尺之間,那麼地球的周長就相當於24000英裡和29000英裡。現代數據表明,地球在赤道附近的周長約為24900英裡。

至於說為什麼地球是一個球形,那是因為重力,重力對各個方向的影響都是一樣的。

作者: Howard Aitchison

FY: 神靈之踹

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