2200年前是若何正确测定地球周长的

邱少云、黄继光的英雄事迹,​最早由这份报纸报道

【纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年•文物背后的故事】 今天,是第21个中国记者节 我们向广大新闻工作者致以节日的问候 你知道我军在国外出版的第一份战地报纸是什么吗? 你知道邱少云、黄继光的英雄事迹 是从哪里报道出来的吗? 这些故事 都要从一份

埃氏丈量原理图 黄雁翔绘

■黄雁翔

我们启动微信时,会看到NASA公然的首张完整地球照片。“寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟”,从这个视角看,人类是云云伶仃和细微。我们不禁想问,地球到底有多大?

三个已知条件

谈到地球巨细,不得不提到“地理学之父”埃拉托色尼。埃氏出生于公元前276年的北非(今利比亚),青年时代曾在柏拉图学园学习,深受托勒密王朝青睐,历久担任亚历山大图书馆馆长。他有许多成就,其中最被人熟悉的是,他第一个准确测定了地球周长。

2200多年前,他是若何测定地球周长的?当我们问出这个问题时,着实就预设了三个条件:地球是球体、球体有周长、周长可盘算。现代的我们以为天经地义,然而回到那时,这三个条件已知吗?

首先,古希腊人最早信赖地球是球体,自毕达哥拉斯第一次提出作为圆球的地球看法,特别是亚里士多德凭据月食论证地球是球形后,“天球—地球”两球宇宙模子一直是希腊天文学的基础。其次,那时已经有了欧几里得的划时代巨著《几何原本》,球体大圆的选取有了方式。最后,圆周长可通过π值或平分圆周盘算,那时阿基米德已经算出π值约为3.14,但埃氏使用的是平分圆周方式盘算的。

准确度达99%以上

埃氏是若何完成丈量的呢?他的方式是纯几何学的。

简朴来讲,如图所示,假定地球真的是一个球体,那么统一时间在地球统一经线上差别两地,太阳光线与地平面的夹角就不一样,只要测出这两个夹角的差以及两地之间的距离,就可以算出地球周长。

他听人说在埃及的塞恩(今阿斯旺),夏至中午的阳光可以直射入井底,这表明现在太阳光线正好垂直于塞恩的地面。为了利便盘算,他选择塞恩水井和亚历山大灯塔举行丈量。他知道两点的距离约为5000希腊里,又凭据亚历山大灯塔高度与影长算出地心夹角约为7度12分。

7度12分为圆周角360度的1/50,也就是说5000希腊里是地球周长的1/50,以是地球周长约为25万希腊里。思量测地工具和测地方式等因素影响,同时为相符数学上的圆周为60平分制,埃氏将盘算效果准确到25.2万希腊里,以便能够被360整除。

经由考证,那时的1希腊里约为今天的157.5米,25.2万希腊里约为39690千米。这个效果与现代丈量的赤道周长40076千米仅相差386千米,准确度到达99%以上。用清华大学科学史系教授吴国盛的话说:“真是了不起,这是希腊理性科学的伟大胜利。”

这个精妙的实验,连同伽利略的自由落体实验、牛顿的棱镜分光实验、卡文迪许的扭秤实验等,被誉为“十大经典物理实验”。

几点疑问

我们赞叹之余,深入思索会发现存在几个问题:两地距离为遥远的800千米,他是若何知道的?在没有钟表的时代,他若何保证两地同时丈量?仅凭据两点距离和地心夹角,他若何保证算出来的就是地球周长?

有人说埃氏派出埃及商队,用尺子量出了两地距离,这有待考证。亚历山大大帝远征时,地理学家会随着测绘地形。埃氏可能是凭据图书馆中皇家驿站丈量资料,连系那时埃及商队的行路日期和速率、尼罗河航运资料综合确定两地距离的。

埃氏以为塞恩、亚历山大处在统一条经线上,夏至时统一经线、差别纬度的物体影子在中午时刻同时到最短,只需保留灯塔影子最短时刻的数据,“同时丈量”问题便可解决。

埃氏的测算方式需要保证两地在统一经度上,然而现代准确丈量发现塞恩(东经29度15分)和亚历山大(东经32度52分)并不在统一经线上,因此他算出的夹角是不准确的。两地经度隔了约3.5度,经度误差导致效果小了约70千米,但这个误差影响不大。

另有为何以为太阳光是平行光线、若何凭据影长算出夹角、现代若何丈量等一系列问题,读者不妨思索和查证。

一个伟大错误与一次伟大发现

准确的效果就有市场吗?没有。一方面,由于埃氏测算出的地球周长在那时看来着实伟大,若是他是对的,那么意味着地球大部分都是海洋,人们普遍不愿意接受。另一方面,由于他的著作所有失传,伶仃的丈量效果导致后人无法换算他那时用的“希腊里”。

除了埃氏,许多学者也举行了丈量,其中影响最广的是托勒密。有学者以为他测算出地球周长约为2.8万千米,也有学者以为他只是在绘制天下地图时放弃了埃氏的效果,采用了波希多尼3.2万千米的偏小值。总之,托勒密信赖的是“小地球”。托勒密的学说在中世纪被奉为圭臬,他的这个错误看法也因此盛行了1000多年。

中世纪晚期,《马可·波罗游记》形貌的富裕东方给中世纪的欧洲带来了新世纪曙光,海上强国对探索东方跃跃欲试,而地球的巨细直接关系海上航行。

1492年,当哥伦布西班牙海岸出发,西航寻找东方时,他带着3艘风帆、87名水手以及1本托勒密的《地理学》,这本诞生了1300多年的书仍然是那时已知天下的最佳指南。正是由于笃信托勒密的看法,他才有勇气出发,效果发现了美洲新大陆。

正如18世纪法国地理学家安维里所说:“一个极其伟大的错误导致了一次极其伟大的发现。”若是哥伦布知道且信赖埃氏所测定地球的真实巨细,也许就没有这次伟大的航行了。以是说,人类历史的历程,有时候充满了戏剧性。

泉源: 《中国科学报》

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1950年10月19日,中国人民志愿军雄赳赳、气昂昂,跨过鸭绿江。抗美援朝,保家卫国!一场正义与非正义、侵略与反侵略的战争,即将在血与火的抗美援朝战场上拉开帷幕! 此时的新中国,刚满周岁。中华民族历经了百余年屈辱动荡,浴火重生的新中国正是一穷二白、

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