複雜的天體測量!2200年前,春秋戰圖有人計算嗎?

2021-01-13 計量斧頭幫

星盤,古代星盤其實是一種複雜的天體測量工具,不是佔星用的。天文、航海都可以用到,不過使用複雜,下面這個動圖據說是揭示使用方法,然而很多人也沒看懂 。

回顧古代航海天文觀測術牽星術。可以測出星體高度,確定航船的位置。測量工具稱「牽星板」。方法是:板中心穿一根長度固定的繩子,觀測者左手持牽星板伸出,右手牽著繩子,眼在繩端。當選擇的板的下邊緣和海平線重合、上邊緣與某星體相切時,這塊板的「指」數就是星體的地平高度。

埃拉託斯特尼(西元前276年 - 前194年),是希臘數學家、地理學家、天文學家。

2200餘年前,他大膽假設地球是圓的,僅使用粗陋的測量工具,以及簡單的「幾何學」知識,就推算出與實際誤差很小的地球圓周長。

他就任圖書館長後,有一天無意間發現一本紙草的古文書,有一段提到:

靠近尼羅河第一個瀑布的賽印(Syene,今埃及的亞斯文),每年6月21日中午,垂直豎立的柱子沒有影子。

這一小段不起眼的敘述,引起他極大興趣。

埃拉託斯特尼,做了一個實驗:

6月21日中午,在亞歷山大城豎立柱子,觀察會不會有影子?

結果,柱子有影子。

亞歷山大港在賽印的北方,兩地距離頗遠,一地柱子有影子、另一地卻無。他因此推測,如果地球是完全平的,不會產生這現象,地球應該是圓的。

(6月21日中午,從賽印的井邊往下看,可看到太陽完全映在水井底部,此時太陽是位於正上方;同時,在亞歷山大城,見到的太陽則有傾斜角)

埃拉託斯特尼,由柱子的影子,計算出太陽的傾斜角約為七度(如下圖「α」)。也就是說,亞歷山大城與賽印的距離,是地球圓周的7/360。

從往來兩個城市的商隊得知,兩地的距離約5000「斯塔德」(stadia,希臘尺寸單位)。

5000 / 7 = 714,得出每度約714「斯塔德」,考慮偏差,以每度700「斯塔德」計。

700 x 360 = 252000,得出地球圓周為252,000「斯塔德」。

由於「斯塔德」確切長度仍有爭議,但學界普遍認為,他推斷出的距離應在39,690公裡到46,620公裡之間,與實際地球圓周是40,008公裡對照,準確度十分驚人!

【夏至】

埃拉託斯特尼,做實驗的時間為『6月21日中午』,其實就是「夏至」。

「夏至」是每年6月20日、或21日、或22日正午,這時太陽會直射北回歸線。賽印,就位於北回歸線附近,因此「夏至」中午,那裡垂直豎立的柱子不會有影子。

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