塞尼|你敢信!2000年前古人智商爆表,通过一个常见现象算出了地球周长( 二 )


某一天在埃及南部的一个城市来信 , 信上的内容让埃拉托色尼颇为震惊 , 信中说塞尼这种城市每到夏至的正午时分阳光会直射进井底 , 而且不管是啥事物 , 只要是垂直与地面都看不到影子了;
当然人在太阳底下也没了影子 。
埃拉托色尼一辈子还没见过这种情况 , 因为他之前生活的两个城市 , 就算到了夏至 , 太阳并不会达到天顶 , 任何物体都会留下一个倾斜的影子 。
这件事让埃拉托色尼觉得不可思议 。
现在我们觉得这其实没啥 , 不过是因为地球是个球 , 塞尼城正好处在北回归线上 , 也就是夏至时太阳直射的维度 , 而亚历山大港所处的维度更高一些 , 因此夏至的时候太阳稍微靠南边的天空一些 。
【塞尼|你敢信!2000年前古人智商爆表,通过一个常见现象算出了地球周长】但是当时的人没有经纬度的概念 , 更没有球形大地的概念 。 南部城市塞尼垂直的阳光就让埃拉托色尼产生了兴趣 , 决定研究一下这是为何 。
在来年的夏至中午时分 , 他就在自己生活的城市亚历山大城的地面上垂直的定下了一根木桩 , 并且测量了影子最短时候的长度 , 计算出了太阳光与木桩的夹角为1/50圆周 , 也就是7.2° 。
如果这时塞尼城的物体没有影子 , 那么只能说明此时塞尼城的阳光与地面垂线的角度是0° 。 那么为什么会造成这种差异呢?
埃拉托色尼认为 , 把太阳光看成是平行线 , 那么一个平坦的大地就不会出现阳光与大地垂线角度存在差异的问题 , 也就是说平坦大地不管在什么位置看太阳 , 他都应该和天顶的角度是一样的 。
出现角度的差异 , 正是说明了地球是一个球体 。
而亚历山大港和塞尼城之间的这段弧长正好对应了两地之间接收到太阳光角度的差值7.2° 。 看下图就会明白:
如果测量出两地之间的距离 , 然后再乘以50 , 不就等于地球的周长了么 。
上面这些简单的数学和几何操作对于埃拉托色尼来说并不复杂 , 最难的就是如何测量两地之间的距离 , 因为当时并没有一种很好的、可行的办法 。
只能拉一队骆驼队 , 让骆驼走完全程 , 然后根据骆驼所花费的时间进行距离估算 。 结果测量出的距离是5000斯塔迪亚 。
所以埃拉托色尼最后算出来的结果就是250000斯塔迪亚 。 这是多少千米呢?这是一个令科学史学家犯难的问题 。
因为我们已经无从考证埃拉托色尼所使用的斯塔迪亚是埃及单位 , 还是希腊的同名单位 , 因为这两个单位虽然名字一样 , 但是对应的换算率并不同 。
所以目前认为埃拉托色尼算出的地球周长有两个版本 , 一个是46620千米和39375千米 , 分别比现代地球周长值大了16%和小了2% 。
这已经是相当准确了 , 毕竟在计算的过程中不管是两地的距离 , 还是角度都存在误差 , 这也是人类历史上可以考证的首次利用定量的方法对地球周长的一次科学测量 。
所以说球形大地的这个概念并不是近代人才发现拥有的 , 而是在古希腊时期的一众学者 , 在他们心里地球就是个球 。
虽然没有实证 , 但从来没有质疑过 。
因此哥伦布和麦哲伦他们驾船出海的时候 , 心里一点也不会担心自己掉入无尽的深渊 , 更加担心的是海上艰苦的生活和船员心里在漫长岁月中心里承受能力 。