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如果现在要问地球的赤道周长是多少 , 科学家们甚至可以把这些数据精确到小数点后N位 。
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 。
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 。
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) 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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