纵有疾风起
人生不言弃

一道难题

一道难题插图

现在,如果让我们去丈量丈量地球的尺寸,比如周长,也许是一道不小的难题!

已经进入科技十分发达时代的我们面对这道难以完成的任务,却被古埃及的埃拉托色尼在两千多年前,就已经十分漂亮的简单轻松的圆满完成了。他因陋就简,把地球的周长和地球的极半径计算了出来,得出的结果是地球的极半径为6356千米,这一数据十分接近现代高科技测定的结果。

当时,在古埃及的尼罗河旁边,有一口垂直井塔,每年夏至来临,太阳光恰好在这口井塔的正上方,四周没有塔影,也就是这口井塔正好位于北回归线上。当时,聪明的埃拉托色尼想到,如果利用太阳光是近似平行光束这一特性,就可计算出地球的直径。

事后,他观察着来到了南方几百公里外的一座城市——亚历山大港。在另一年的夏至时刻,他观察着这座城里的一座高高的垂直的方尖塔。由于这座方尖塔在那口井塔的正南方,所以夏至的这一刻,太阳会在方尖塔的南边塔脚投射出一个影子。通过塔的高度和影子的长度,就可以计算出太阳光与塔的夹角。

埃拉托色尼利用泰勒斯的平行夹角定理,这个定理就是现在中学数学课本中的知识:“如果一条直线穿过两条平行线所形成的同位角是相等的”。在那个时候,人们认为太阳光是平行线(即使现在,由于我们离太远的距离过于遥远,太阳光也是可以被看作是平行光线)。

太阳光与塔的夹角,就是两座城市在两千多年前分别连到地心的两个半径的夹角。根据他的测量,这个角度大约是7°12′(这就是三角函数,在没有计算器的年代,人们整理了三角函数的表格,可以供他查阅)。

这个角度,大约是圆周360°的2%,只要计算出两座城市之间的距离,乘以50倍,那就是地球的周长了。而测量这两座城市之间的距离,就简单得多了。

他跟着一个在这两座城市之间同行的骆驼队一起,不耐其烦的计算着骆驼一共走的步数,又计算了骆驼的步幅。

经过多次反复的计算,得到地球的周长为39360公里。这和现代测量的数字40009公里,非常接近。尤其在那个年代,这个数字已经是十分精确了。

一道难题插图1

古人善于观察和思考,确实令人敬佩。

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