影響世界的重要實驗:地球周長的測量

2020-12-13 萌大叔的科普與剪輯

在古代,沒有像現代條件那麼好的情況下如何測量出地球的周長呢。然而有個人他做到了,他就是古希臘的博學家埃拉託色尼。公元3世紀左右,他在一家圖書館工作,正因為他的工作之便,他學到了很多地理及數學知識,為他測量地球周長奠定了基礎。

善於觀察,從中找規律,這是一件很奇妙的事情。埃拉託色尼觀察到,每年當夏至日來臨時,太陽就達到一年當中的地球正上方,也就是天空的最高點時,賽依尼(亞斯文)的人們看到的太陽是在頭頂的正上方--旅行者講述了在賽依尼當地的深淵底部看到的太陽影子的樣子,但是即使在夏至日,亞歷山大城的太陽也不能達到頭頂正上方,而是位於天空的南側。埃拉託色尼猜測,這是地球圓形的緣故。所以,他在夏至日當天對太陽所處的位置和頭頂正上方的角度差進行了仔細的測量,最後算得一個圓的1/50,也就是7°12′的角度。簡單的幾何學引申讓埃拉託色尼認識到,假設賽依尼在亞歷山大城的南方,從亞歷山大城到伊賽尼的距離就是地球周長的1/50。

即使在埃拉託色尼的時代,從賽依尼到亞歷山大的距離也是眾所周知(用現代單位計算大概是800千米),古埃及的文獻記載顯示為5000個體育場。埃拉託色尼詢問了一個駝隊的領隊,走這段距離用了它們多長時間,以此來驗證這一記載。這讓他得到了每度為694個體育場的數據,約等於700個,再與360相乘就得到了地球的周長--252000個體育場。

那麼這一結果用現代單位表示是多少呢?我們要知道,古希臘的古埃及的體育有些不同之處,而作為古希臘人的埃拉託色尼很可能採用的是古希臘的標準,也就是一個體育場的周長對應的是185米,這樣得出的地球周長就是46620千米,與真實周長40076千米相比只大了16.3%。但是如果他採用的是古埃及的體育場標準的話,一個體育場的周長是157.5米,那麼得出的結果是39690千米,只是有一點點偏小。無論採用的是什麼標準,這一成就都是令人敬佩的。

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