В древности народы мира по-разному представляли то, как выглядит Земля:
- индусы изображали ее в виде полусферы, которая покоится на четырех слонах, стоящих на черепахе. Животных обвивает кольцами черная тысячеголовая кобра Шеша, головы змеи подпирают Вселенную;
- египтяне считали, что Земля — протяженная долина, вытянутая с севера на юг, которую с четырех сторон окружают горы. В представлении древних египтян ось Земли — гигантское золотое дерево, вершина которого упирается в небо;
- вавилоняне верили, что наш дом — круглый остров, плавающий в воде. На Западе острова стоит Вавилон, на Востоке возвышаются горы, перебраться через них невозможно;
- китайцы думали, что наша планета — плоский прямоугольник, над которым простирается выпуклое небо;
- греки описывали Землю как диск, напоминающий щит воина. В центре диска — суша, омываемая океанами.
Однако некоторые явления, которые замечали наши предки в море и на небе, противоречили древним убеждениям о форме Земли:
- когда люди смотрели на приближающиеся к берегу корабли, то замечали, что сперва на горизонте появляются верхушки мачт, затем полностью мачты и только потом корпус корабля. Казалось, что корабли выплывают из-за холма, а это шло вразрез с представлениями о форме Земли;
- во время лунных затмений люди видели на поверхности Луны круглую тень от Земли. Это указывало на шарообразность планеты, но в те времена правильно объяснить это явление могли лишь ученые мужи, которых было не так много.
Древнегреческий ученый Эратосфен (276 год до н. э.—194 год до н. э) был одним из первых, кто догадался, что Земля шарообразной формы, и подтвердил свою догадку фактами. Географ вычислил окружность и радиус Земли с помощью эксперимента в конце III века до н.э.
Эратосфен заметил одну странность: в день летнего солнцестояния в одно и то же время в городах, лежащих на одном меридиане — Александрии (север Египта) и Сиене (сейчас Асуан, юг Египта), Солнце находится в разном положении. В полдень в Сиене светило освещает дно колодца, а значит, “висит” прямо над головой, а в Александрии Солнце не в зените.
Эратосфену пришла в голову идея сравнить высоту светила, или угловое расстояние между зенитом и Солнцем, в этих городах.
Для измерений ученый использовал угломерный инструмент — скафис (древнейшие солнечные часы в виде чаши) и шест — гномон, который установили на дно чаши в вертикальном положении, чтобы он “смотрел в зенит”. Освещенный солнцем шест отбрасывал тень на внутреннюю поверхность скафиса, которую разделили на градусы.
В Сиене в полдень зенитное расстояние светила равнялось 0°. В это же время в Александрии гномон отбрасывал тень, которая падала на деление 7,2°.
Если бы Земля была плоской, то длина теней была бы одинаковой, так как солнечные лучи падали бы на поверхность под одним углом.
Так Эратосфен понял, что поверхность искривлена.
В годы жизни древнегреческого ученого Александрию и Сиену разделяло 5000 стадиев (неизвестно, каким стадием пользовался Эратосфен: греческим, египетским, или другим. Специалисты предполагают, что стадий, который использовал ученый в расчетах, равен 152-179 метрам). Географ сопоставил величину дуги в 7,2° с окружностью в 360° градусов, а расстояние в 5000 стадиев — с длиной окружности земного шара (обозначим X). Уравнение выглядело так:
Эратосфен выяснил, что длина окружности Земли равна 250 000 стадиев, или 40 000 — 50 000 км. Это довольно точное вычисление: спустя десятки веков специалисты узнали, что длина окружности Земли — 40 075 км.
На этом ученый не остановился: географ знал длину окружности планеты и математическую константу, которая выражает отношение длины окружности к ее диаметру — число Пи (3,14), поэтому рассчитал радиус Земли по формуле:
Ученый получил цифру — 39 808 стадиев. Если принять, что Эратосфен использовал стадий, который равнялся 157,2 метрам, то вычисленный радиус составит 6302 км. Эти данные практически совпадают с современными измерениями — 6371 км.
Примитивные технологии помогли Эратосфену провести достаточно точные расчеты размеров нашей планеты, погрешность составила 1-2%. Эксперимент древнегреческого ученого доказал, что земля имеет шарообразную форму, и вошел в историю как важное научное достижение своего времени.
Автор: «Северный маяк»
Читайте нас в телеграм