地球周長是多少?2000多年前他就測出來了!

2021-02-23 勘測聯合網

來源:蝌蚪五線譜

作者:蝌蚪君

  他測出地球周長,比中國的僧一行早了近1000年!

  人類最早知道地球的大小是在什麼時候?500年前,1000年前?是大航海時代,還是日心說理論創立後?比那個還要早!2000多年前,一位古希臘地理學家就測量出地球的周長,且精確程度令人驚嘆,比中國的僧一行早了近一千年。他的名字叫埃拉託斯特尼。

  算法簡單,結果精確

  埃拉託斯特尼曾應埃及國王的聘請,任皇家教師,並被任命為亞歷山大裡亞圖書館一級研究員。從公元前234年起擔任圖書館館長。當時亞歷山大裡亞圖書館是最高科學和知識中心,那裡收藏了古代各種科學和文學論著。館長之職在當時是希臘學術界最有權威的職位,通常授予德高望重、眾望所歸的學者。

埃拉託斯特尼(網絡圖)

  於是,埃拉託斯特尼充分地利用了他擔任亞歷山大裡亞圖書館館長職位之便,閱讀了大量的地理資料和地圖。他的天賦使他能夠在利用文獻資料的基礎上,做出科學的創新。他在地理學方面的傑出貢獻,集中地反映在兩部代表著作中——《地球大小的修正》和《地理學概論》。前者論述了地球的形狀,並以地球圓周計算為著名。

  其實,埃拉託斯特尼測量地球周長的方法很簡單,完全是幾何學的推導。學過圓和角的基本知識的人,都能看懂他的算式。

  埃拉託斯特尼首先假定地球是一個球體,那麼,在地球上不同的地方,太陽光線與地平面的夾角是不同的。他通過觀測得知,夏至日那天正午,太陽正好位於他居住的亞歷山大城天空離天頂(頭頂正上方)7.5度處;而此時在亞歷山大城以南800千米的塞安城,太陽卻正好位於天頂。這表明,在塞安城到亞歷山大城 800千米的距離上地面彎曲了7.5度。用800千米乘以360度,再除以7.5度,就得到了地球的周長38400千米;從周長推導出的地球半徑,只比現在的數據差200千米左右,相對於地球約6400千米的半徑,如此小的誤差已經是一個了不起的成就。他創立了精確測算地球圓周的科學方法,這精確程度令世人驚嘆。

埃拉託斯特尼測量方法(網絡圖)

  不讀書,毋寧死

  埃拉託斯特尼不僅才智高超而且多才多藝,除了地理、數學,他在天文、機械、歷史和哲學等領域裡都有涉足,並且有非常精湛的造詣,他還是一位不錯的詩人。從各方面的綜合素質和在知識領域中的重要貢獻來評價,他無論如何都是一個罕見的「奇才加全才」。不過,在那個時代,他總是排在第二位,於是有個外號「β」,意為第二號,誰是第一位呢?那就是古希臘最偉大的科學家阿基米德。兩人是親密的朋友,即便如此,能得到「β」外號也是一種崇高的榮譽。

  「β」埃拉託斯特尼最後的歲月是在亞歷山大港度過的。據說晚年由於患眼病,導致雙目失明,他無法忍受不能讀書的苦楚,竟然絕食而死,時已年逾八旬。

  為紀念埃拉託斯特尼,月球有以他的名字命名的「埃拉託斯特尼隕石坑」。隕石坑位於雨海東南,月面坐標北緯14度30分,西經11度18分(14°30』N 11°18』V),直徑58公裡,深3.57 公裡。月球地質時代中也有以他名字命名的「埃拉託斯特尼代」(月球地質時代有前酒神代、酒神代、早雨海代、晚雨海代、埃拉託斯特尼代和哥白尼代)。

  人物小檔案:

  埃拉託斯特尼(Eratosthenes,約公元前276年~公元前194年),又譯厄拉多塞、埃拉託色尼。出生於昔蘭尼,即現利比亞的夏哈特;逝世於託勒 密王朝的亞歷山大港,希臘數學家、地理學家、歷史學家、詩人、天文學家。埃拉託斯特尼的貢獻主要是設計出經緯度系統,計算出地球的直徑。

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  • 地球半徑是怎麼測量出來的
    公元前3 世紀,古希臘天文學家埃拉託色尼首次測量出了地球的半徑。他發現夏至這一天,當太陽直射到賽因域(今埃及亞斯文城附近)的水井時,在亞歷山大城的一點的天頂與太陽的夾角為7.2°。他認為這兩地在同一條子午線上,從而這兩地間的弧所對的圓心角就是7.2°。又知商隊旅行時測得兩地間的距離約為5000 古希臘裡,他按照弧長與圓心角的關係,算出了地球的半徑約為40 000 古希臘裡。 他是怎麼算的呢?
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    他發現夏至這一天,當太陽直射到賽伊城(今埃及亞斯文城)的水井S時,在亞歷山大城的一點A的天頂與太陽的夾角為7.2°(天頂就是鉛垂線向上無限延長與天空「天球」相交的一點)。他認為這兩地在同一條子午線上,從而這兩地間的弧所對的圓心角SOA就是7.2°(如圖1)。又知商隊旅行時測得A、S間的距離約為5000古希臘裡,他按照弧長與圓心角的關係,算出了地球的半徑約為4000古希臘裡。
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