Як Ератосфен вирахував радіус Землі?

З давніх-давен люди по різному уявляли собі як виглядає наша Земля. Можливо, ви пам’ятаєте зображення зі своїх підручників з природознавства, яке зображало Землю на спинах трьох слонів, що стоять на черепасі.

Давні греки описували Землю, як диск, що нагадує щит воїна. В центрі цього диску – суша, яку омиває океан.
Одним з перших учених, хто здогадався і довів, що Земля не плоска, а має форму кулі, був давньогрецький учений Ератосфен (276 рік до н.е. – 194 рік до н.е.). Як він це зробив і що підштовхнуло його до таких висновків?

Ератосфен помітив одну дивну річ: опівдні в день літнього сонцестояння в містах, які знаходяться на одному меридіані – Олександрії (північ Єгипту) і Сієні (зараз Асуан, південь Єгипту), сонце знаходиться в різних положеннях. Опівдні в Сієні світло від сонця попадає на дно колодязя, а це говорить про те, що воно висить прямо над головою. А от в Олександрії такого не відбувається, воно відкидає тінь.
Ератосфену прийшла в голову ідея порівняти кутову відстань між зенітом і Сонцем в цих різних містах. Для цього він використав скафіс – один з найдавніших сонячних годинників і жердину – гномон, яку встановив на дно чаші у вертикальному положенні, щоб вона була направлена в зеніт. Жердина відкидала тінь на дно чаші, яка в свою чергу була розділена на градуси.
Скафіс – прилад для визначення висоти Сонця над горизонтом
В Сієні опівдні кутова відстань становила 0 градусів, а в цей же час в Олександрії – 7.2 градуса.
Якби Земля була плоскою, то довжина тіні була б однаковою, оскільки сонячне проміння падало б на поверхню під одним кутом. Так Ератосфен зрозумів, що поверхня Землі викривлена.

В часи, коли жив Ератосфен, відстань міряли стадіями (не відомо, якими стадіями послуговувався вчений: грецькими, єгипетськими чи іншими. Спеціалісти вважають, що стадій, який він використав в розрахунках, був рівним 152 – 179 метра). Між Олександрією і Сієною він наміряв 5000 стадіїю. Потім співставив величину дуги 7.2 градусів з колом в 360 градуси, а відстань 5000 стадіїв з радіусом земної кулі. Рівняння виглядало так:

Ератосфен з’ясував, що довжина кола Землі дорівнює 250 000 стадіїв, або якщо перевести на зрозумілі нам числа 40 000 – 50 000 км. Це досить точні підрахунки. Наберіть зараз в інтернеті “окужність Землі” і ви отримаєте цифру 40 075 км.

Але на цьому він не зупинився: йому відома була окружність планети і математична константа, яка виражає співвідношення довжини кола до його діаметра – число π (Пі). Це дало йому змогу вирахувати радіус Землі:
R = L/2π
L = 250 000 стадій
R = 250 000 / 2 * 3.14 = 39 808 стадій
Якщо припустити, що Ератосфен використовував стадію, що дорівнює 157.2 метра, то за його підрахунками радіус Землі становить 6 302 км. Неймовірно, але ці дані практично співпадають з сучасними замірами – 6 371 км. Примітивні технології допомогли давньогрецькому вченому провести досить точні розрахунки розмірів нашої планети, похибка склала всього 1-2%!
Джерело: https://zvidusil.in.ua 

Коментарі