希臘人是如何知道地球是圓的?得益於一隻簡單的小木棒!

2021-01-12 天文在線

在古希臘時期, 一些學者就已經確認地球是圓的, 但是在沒有任何技術支持下,他們是怎樣得知的呢?

畢達哥拉斯和亞里斯多德都認為地球是圓的

畢達哥拉斯和亞里斯多德的名字都為人所熟知。 前者被認為是數學家,而後者也是為哲學貢獻頗多的哲學家。然而他們的認知早已超過了哲學領域和數學領域。 事實上,這兩位都對地球的形狀有著濃厚的興趣。

圖解:美國阿波羅17號太空人在前往月球途中拍攝的「藍色彈珠」地球照片(攝於1972年12月7日,非原始照片)

畢達哥拉斯是第一個在這個主題上發表猜想的人: 在公元前500年, 他認為地球是一個球形。為什麼呢?其實這位數學家的猜想似乎沒有建立在任何事實基礎之上。他僅僅是認為球形是一個完美的形狀罷了。

圖解:地球的形狀。圖示為地球表面地勢和地球幾何中心的距離。南美洲的安第斯山脈的隆起清晰可見。數據來自2014年全球地勢模型。

就這個主題而言, 亞里斯多德被認為是第一個想要證實地球是圓的哲學家。 他甚至在公元前350年寫了一本名為 在天堂 的書, 其中他展示了諸多理由來證明地球是圓的。他表明尤其是在月食期間, 我們可以發現地球在月球上的影子是圓的,不過這個影子一直都是圓的,不管地球處於哪個方向。

圖解:地月系統的詳圖,顯示每個天體的半徑和地球與月球的質心。月球的軸受到卡西尼第三定律的規範。

亞里斯多德還補充到由於我們的觀察點不同,我們看到的星星也是不同的。比如說,如果我們在埃及能看到的星星, 那麼我們就不能在賽普勒斯看到, 因為這兩地相差一千公裡。根據亞里斯多德,這個理論充分地證明了地球的形狀不但是圓的,而且地球是一個體積小的的球體。當我們觀察兩顆星星的時候,它們之間的距離是很難界定的。

圖解:亞里斯多德展示了一些論據證明地球是圓的

埃拉託斯特尼計算出了地球的圓周

昔蘭尼的埃拉託斯特尼是希臘天文學家,地理學家,哲學家和數學家,他們生活在公元前3世紀。這位科學家的目標是:繪製整個世界的地圖。如果不了解地球的大小,就無法做到這一點。

在當時,埃拉託斯特尼聽說塞恩城有一口特殊的井,在夏至日的正午, 太陽可以直射井底而沒有影子。通過這個事件,埃拉託斯特尼想要驗證在亞歷山大城是否也有相同的情況。於是在夏至日正午時分,他把一根木棒直立於驕陽之下,然後發現影子的角度是7.2度;

基於這個數字,埃拉託斯特尼決定招募一些 測量員 ,一些專業人員利用他們的步子來丈量塞恩城和亞歷山大城之間的距離。最後測出兩地距離大約是5000斯塔德( 約900000 米) 在當時大約在800到900千米之間。得益於這些數字,埃拉託斯特尼開始計算地球周長,最後得出地球周長大約是40000千米;

圖解:就這樣埃拉託斯特尼恰好得出了與地球周長相近的數字。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.dailygeekshow-芒冬

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  • 如何徒手丈量地球?第一個測量地球周長的人——埃拉託斯特尼
    媽咪說:知識就是力量我們小的時候都想過這樣一個問題,就是地球究竟有多大呢?當然我們現在隨便上網一查就很容易知道答案了,不過對於遙遠的古人來說,這個問題可不那麼簡單。但是聰明的古希臘人早在公元前就已經知道大概的答案了,這就是咱們今天要說的,最美物理實驗第七名——埃拉託斯特尼的測量地球周長實驗。埃拉託斯特尼咱們在素數的專輯中曾經介紹過,他發明了一種尋找素數的方法叫做篩法,並且現在人們尋找素數所使用的方法就是通過埃拉託斯特尼的篩法改良而來的,但是這位的貢獻遠遠不止於此,他還是有據可考的最早丈量地球的人。而且,各位,這位可是名副其實的掃地僧。聽媽咪叔慢慢道來。
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    (板書)摩天輪就是老師構建的一個文化背景,這個文化背景摩天輪是學生感興趣的,是能引起學生共鳴的,烘託了氛圍,為引出周長做了鋪墊,但是因為情景不產生問題,所以學生就沒有引起我必須學習,我要學習圓的周長的內在衝動。第二層就是問題引領,讓學生知道本節課研究的主要問題。
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  • 這才是中國:曾幾何時,造出地球儀的中國人不知道地球是圓的了?
    而從東漢開始,張衡知道「地球是圓的」,蔡邕知道「地球是圓的」,李淳風知道「地球是圓的」,一行知道「地球是圓的」,元太知道「地球是圓的」,蘇頌知道「地球是圓的」,郭守敬知道「地球是圓的」,趙友欽知道「地球是圓的」,宋濂知道「地球是圓的」,中國有許許多多的天文學家和業餘天文學家知道地球是圓的,這件事,他們卻以一句「古代人由於活動範圍狹小,往往憑自己的直覺認識世界,看到眼前的地面是平的,就以為整個大地是平的
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    他們認為世界應該是一個圓的。因為日月星辰的東升西落就像是從大地下面繞了半圈後又來到了大地的上面一樣。一直到了500年前,麥哲倫完成了第一次環球航行,地球是圓的這種觀點才被得到證實。在科學發達的今天,地球是一個球體已經是人人皆知的常識了。然而問題來了,既然地球是一個球體,那麼地球到底有多圓呢?地球有多圓?通過直覺我們會覺得地球肯定不會很圓的。為什麼會這麼認為呢?因為我們覺得地球上有巍峨高聳的山脈,有深達數千米的海洋。
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