《寻找外星人》6、古人怎样巧妙地测出了地球的大小?--中国数字科技馆
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《寻找外星人》6、古人怎样巧妙地测出了地球的大小?

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曲目数: 1 | 最新发布时间: 2019-04-08 18:20:22
简介:
  《寻找外星人》三、智慧生命的家园

3、地球有多大

自从亚里士多德根据不同地点所见星座不同,发现地球是个不太大的球之后,人们就很想知道地球到底有多大?

在地中海岸边,有个著名的城市,就是埃及的亚历山大城。在公元前3世纪,亚历山大城是地球上最大的城市,它的灯塔举世闻名。亚历山大城图书馆拥有当时世界上最丰富的古籍收藏。图书馆的馆长叫厄拉多塞(也翻译为埃拉托色尼、埃拉托斯尼等)(Eratosthenes 276 BC - 195 BC),几乎精通所有领域,他是一个天文学家、历史学家、地理学家、哲学家、诗人、戏剧批评家和数学家。他的著作从《天文学》到《痛解论》无所不有。

有一天,他从一本书里读到一段话:在南部边疆西恩纳(Syene),今天的阿斯旺(Aswan),在6月21日,夏至那天,也就是一年当中白天最长的一天,在接近中午的时候,直立长杆、圣堂圆柱等的阴影越来越短,最后在正午消失,此时太阳位于头顶正,到井边打水的人们,在深井井底看到了太阳的倒影。

长竿、阴影、井底太阳倒影,这些日常生活中常见的事物很容易被人们忽略,它们会有什么重要意义吗?厄拉多塞是一个科学家,他十分惊奇,并想亲自做个实验,看看在亚历山大,在6月21日正午,直立长竿会不会在地面上投下阴影?结果:长竿在地面上投下了阴影。

厄拉多塞思考:为什么在西恩纳的直立长竿不会投下阴影,而在北边的亚历山大的直立长竿却投下明显的阴影呢?

假设有两根等长的长竿,一根直立在亚历山大,另一根直立在西恩纳。在某一个特定时刻,如果两根长竿都没有在地面上投下阴影,这一点很容易理解:因为地球是扁平的,太阳在头顶上直射,直立长杆都没有阴影。

如果两根长竿在地面上都投下阴影,而且阴影长度相等,那么在扁平的地球上也说得通:太阳没在头顶,太阳光线以同样的角度斜射在这两根长竿上。但是在同一时刻,在西恩纳的长杆没有阴影,而在亚历山大的长杆却有明显的阴影,这究竟是怎么一回事呢?

对新鲜事物总是持怀疑态度的人认为,是书写错了。但厄拉多塞认为,这是个明显的事实,不可能写错。唯一可能的答案是:地球的表面是弧形的,而且弧度越大,阴影长度的差别就越大。因为太阳离我们十分遥远,所以照射地球的阳光是平行的。长竿与太阳光线的夹角不同,它们在地面上投下阴影的长度也不同。

厄拉多塞通过测量在亚历山大的杆长和影长,得出太阳光线与杆的夹角为7°,根据平面几何内错角相等,得出两地长竿在地心的交角为7°。厄拉多塞雇人走路,测出从亚历山大到西恩纳之间的距离为800千米。800千米除以7°,得出1°对应的长度,地球周长为360°,乘以360°,就得出地球周长,大约为4万千米。这个答案是正确的。

2000多年前,厄拉多塞凭借广泛的阅读,非凡的洞察力和智慧,以及对实验的兴趣,利用极其简单的工具——长杆,就测出了地球的大小,误差只有百分之几。

在公元后150年,托勒密(Claudius Ptolemy)通过测量老人星(Canopus),也测量地球大小,但误差比较大。

当知道地球是一个直径不太大的圆球时,难道人们不想去尝试环球航行吗?

是的,一直有许多人尝试环球航行,但直到1522年才成功,葡萄牙航海家麦哲仑(Ferdinand Magellan)的船队完成了这一伟大壮举,首次用行动证明大地真的是球形。

 


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