地球周长(2200多年前,一名学者测出了地球周长)

如果现在要问地球的赤道周长是多少,直接上网去搜就可以得到,科学家们甚至可以把这些数据精确到小数点后N位

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

地球赤道周长估算数值


就算不知道,上过高中物理课的也可以自己通过万有引力方程计算,已知地球的质量,计算出地球的半径,再根据公式计算出地球的赤道周长。可是2200多年前,人们连基本的天体知识都没有,却依然有人计算出了地球的周长

地球的数据

如果将我们的地球看做一个比较标准的球体,那么它的最大周长约为4万公里。不光是地球的周长,我们连地球的逃逸速度离心率等冷门数据都能知道。在当今科学面前,我们已经计算出了太阳系各个天体的各种数据,只有人们想不到的,没有算不出来的。

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太阳系八大行星


然而很少有人知道,天文学这一知识范畴,真正成为一门学科的时间其实很短,它甚至与经典物理学诞生的时间差不多。

人类观察太空的时间很早,早到文明没有诞生之前就已经发现了日月星辰。可是人类一开始的目的是为了预测未来,于是在古代,天文学被归为了玄学一类,叫做占星学,根据星象来判断运势。以至于人类在观察的过程中生出了自傲的错觉,认为地球是宇宙的中心

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

这就是传说中的“地心说”


所以很多人都认为这些地球的数据是在近现代才逐渐被测量和计算出来的,事实上有一些地球的数据早在古代就已经存在了,只不过因为各种原因与现代测量值之间有误差

2200多年前的测量

今天的埃及有一座城市,叫做亚历山大城,这座以人物名字命名的城市,是古代西方的知识中心,这里有着古典时期最大的图书馆。城市的建立者亚历山大大帝,他的老师就是古希腊著名的亚里士多德,因此他本人对于科学与知识十分看重,这种风气很快席卷了整个欧洲地区。

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亚里士多德是一位百科全书式的科学家


学者埃拉托色尼,地理学之父,他在著作里第一次提出了“地理”这个概念,同时他还是一位出色的数学家与天文学家。埃拉托色尼出生在希腊在北非的殖民地,接受过良好的教育,成年后前往了当时世界上最繁华的城市之一——亚历山大城

到达那里后埃拉托色尼担任了埃及国王的皇家教师,兼任亚历山大图书馆的管理员。于是在工作之余,埃拉托色尼可以阅读很多书籍,这为他之后的成就打下了坚实的基础。

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

埃拉托色尼


细心的埃拉托色尼发现,每天中午时分,亚历山大城的树木、花草会失去一段时间的影子,过了一会,影子又会出现,由短到长,最后太阳落山,黑夜降临。这个原因在当时很好解释,太阳东升西落,中午的时候正好是当空照,所以物体没有影子。但埃拉托色尼却觉得,可以用这个方法计算出地球的周长

他以亚历山大城的中轴线为子午线,准备利用影子来计算,在那之前,他需要找到一个与亚历山大城位于同一子午线的城市,他找到了西恩纳(位于今天埃及的阿斯旺)。

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如今的阿斯旺省


在夏至这天,埃拉托色尼在正午时分测量西恩纳的影子倾角,又在第二年的同一时间测量在亚历山大城的太阳光夹角,再利用泰勒斯的定律,得到了亚历山大城与西恩纳的夹角,为7度12分

亚历山大城与西恩纳之间有贸易往来,因此双方城市的管理者将两地的距离记录了下来,埃拉托色尼在图书馆里面就能查到。这样他就得到了一个等腰三角形,顶角7度12分,底边长度800公里,两腰的长度是地球赤道半径,利用三角函数就可以计算出等腰三角形的腰长。

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埃拉托色尼测定地球周长


经过一系列计算,埃拉托色尼得到了自己的结果,地球的周长为39690公里,与现代的测量值40075.02 公里,仅仅偏差了7%

误差的来源

虽然埃拉托色尼的数据与现代有差距,但不可否认,能在2200多年前测量出如此接近的数值,已经非常了不起了

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

人类对地球的好奇程度一直是有增无减


埃拉托色尼测量并计算的地球周长之所以有误差,有两个主要的原因。第一就是,亚历山大城与西恩纳并非在同一经度。根据现代卫星的测量数据,亚历山大城的位置是北纬31°12’,东经29°15’。而西恩纳,现在的名字叫阿斯旺,位置在北纬23°35’, 东经32°31’,经度上有大约3°的误差。埃拉托色尼将二者放在了同一子午线,也就是同一经度进行的计算。

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两地位置


第二,亚历山大城与西恩纳的距离也不是他计算时用的800公里,根据今天的卫星导航,两地的距离为838.2公里。古代没有精确的测量工具,埃拉托色尼直接去书里寻找的数据。这个距离是当时的商人们往返两地后得出的经验结论,并不是真正的测量结果。采用今天的精确数据进行计算,结果就是大约4万公里。

因为这两个误差,最终导致埃拉托色尼的数据出现了偏差,不过我们不能用这7%否定他的努力,要知道这可是公元前200多年,不要说万有引力了,就连天文学都没有真正诞生。埃拉托色尼能得出这样的结论,无愧于他“地理学之父”的称号

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

埃拉托色尼:不愧是我


地理之父

除了计算地球的周长,埃拉托色尼还出版了很多著作,其中的《地理学概论》被认为是地理学著作的开山鼻祖,这里面他第一次使用了“地理”这个词语,奠定了后世的研究方向

埃拉托色尼认同亚里士多德的理论,地球是球形,并且上面有是三个洲,分别是欧洲、亚洲和非洲,并且有一个热带,两个温带和寒带。

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

古人构想中的 地球板块


这些说法在今天看来不仅简单而且还有错误,比如当今世界一共有七个大洲,温度带也被细分为热带、亚热带、温带和寒带,甚至还有亚热带季风气候、地中海气候等更明确的气候带划分

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

七大洲板块轮廓


然而能在2200年前能有这样的意识,已经超越了99.99%的人。这本书里还介绍了地球上的地貌,比如山川、河流、海峡、海湾等,虽然埃拉托色尼一生没有浪迹天涯,但他在图书馆里的日子,已经游遍了世界上的各大景色。

作为当时埃及国王的老师,埃拉托色尼的另一个任务就是为皇室绘制一幅详细的地图。在这个过程中,埃拉托色尼发现了传统的爱奥尼亚地图有不足之处,于是决定使用一种新的方法确定地图上的位置。他引入了网格概念,在地图上划上纵横交错的网格,这是最早的经纬线。他还引入了“普林特”和“斯弗拉吉德斯”框格,辅助标注地图上的位置。

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

人们还原的埃拉托色尼经纬线


灿烂的古典时期

人们将公元前5世纪至公元4世纪这段时间泛称为欧洲的古典时期,也就是欧洲的古代,我们也习惯称之为古希腊-罗马文明时期。这是欧洲历史上最灿烂的时代,尤其是对比接下来所谓的黑暗中世纪,更加凸显了古典时期的伟

我们现在所学习的各种科学知识,最典型的就是数理化,全部起源于近现代的欧洲,比如笛卡尔的坐标牛顿的物理拉瓦锡的化学等,包括后面的工业革命,都受到了古典时期的影响,这一切的起源都在古希腊时期。

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

古希腊范围


第一个测量地球周长的埃拉托色尼,便是古典时期的著名代表人物。后世认为他对于近现代的贡献仅次于亚里士多德,如果用α(希腊字母的第一个)表示亚里士多德,那么埃拉托色尼就是β(希腊字母的第二个)。

2200多年前,一名学者测出了地球周长,与现代测量值仅偏差7%

埃拉托色尼(左)与亚里士多德(右)


有人做了一个比喻,古代的亚里士多德、埃拉托色尼等人挖了一个山洞,仅仅可以容纳下少数人。后世的伽利略、牛顿等人继续拓宽山洞,再到后来直接在此基础上建造高楼,一栋不够还要继续修建,最后名为科学的高楼群陆续出现,组成了丰富的科学世界

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