埃拉托色尼测定地球大小

时间:2023-12-13 19:39:02

希腊人是最早相信地球是一个球体的民族。自毕达哥拉斯以来,天球-地球的两球宇宙模型一直是希腊宇宙理论的基础。地球的概念为解释不少近地天文现象如月食提供了可信的依据,而天球的概念则很好地满足了柏拉图学派“拯救现象”的要求。亚历山大里亚有两位著名的学者立足于经验观测和理性判断,进一步丰富了这两个概念。他们中一位是埃拉托色尼,科学地确立了地球的概念,并定量地确定了地球的大小。另一位是希帕克斯,创立了球面几何,为定量地描述天球的运动提供了数学工具。

埃拉托色尼测定地球大小

埃拉托色尼大约于公元前276年生于北非城市塞里尼(今利比亚的沙哈特),青年时代在柏拉图的学园学习过。他兴趣广泛、博学多闻,是古代世界仅次于亚里士多德的百科全书式的学者。只是因为他的著作全部失传,今人才对他不太了解。这样一位百科全书式的人物,当然为爱惜人才的托勒密王朝所青睐。他们邀请他出任亚历山大图书馆馆长。这个职位很适合他,于是他就来到了亚历山大里亚,在这里一直待到去世,享年80岁。

据史书记载,埃拉托色尼的科学工作包括数学、天文学、地理学和科学史:数学上确定素数的埃拉托色尼筛法是他发明的;在天文学上,他测定了黄道与赤道的交角;在地理学上,他绘制了当时世界上最完整的地图,东到锡兰,西到英伦三岛,北到里海,南到埃塞俄比亚;也许是利用图书馆馆长之便,他还编写了一部希腊科学的编年史,可惜已经失传。

埃拉托色尼最著名的成就是测定地球的大小,其方法完全是几何学的。假定地球真的是一个球体,那么,同一时间在地球上不同的地方,太阳光线与地平面的夹角是不一样的。只要测出这个夹角的差以及两地之间的距离,就可以算出地球的周长。他听人说,在埃及的塞恩,即今日的阿斯旺,夏至这天中午的阳光可以直射入井底,表明这时太阳正好垂直于塞恩的地面。他测出了塞恩到亚历山大里亚的距离,又测出了夏至正午时亚历山大里亚垂直杆的杆长和影长,这样就可以算出地球的周长了。埃拉托色尼算出的数值是25万希腊里,约合4万千米,与地球实际周长相差无几。在古代世界许多人还相信天圆地方的时候,埃拉托色尼已经能够如此准确地测算出地球的周长,真是了不起。这是希腊理性科学的伟大胜利。