毛主席有一首诗,其中两句是:“坐地日行八万里,巡天遥看一千河 。”其中,第一句说明了:地球的周长是80000华里,也就是40000公里 。
当然,为了诗句的格律,毛主席用的是粗略的数字 。我们知道,地球的极半径是6356.752千米 。这个数值,并非是有了现代设备才能够计算的,而是早在两千多年前,就由古埃及科学家测量出来了 。虽然并没有如今这么精确,但是其计算方法,还是令我们这些不懂数学和物理的人瞠目结舌的 。那么,这位科学家是谁呢?他是如何计算出来的呢?

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他,叫做埃拉托色尼 。而这个计算方法,不看不知道,看了就会发现,其实就是高中的数学知识 。
在古埃及,有一口井,当时非常著名,坐落于古城塞恩的尼罗河中一个河心岛洲上 。每年夏至的时候,太阳光恰好在这口井的上方直射(显然,这口井正好位于北回归线) 。聪明的埃拉托色尼想到,也许,太阳光是计算地球直径的最佳工具 。
他想了想,来到了南方的一座城市——亚历山大港 。在另一年的夏至,他观察着这座城里的一座方尖塔 。由于它在那口井的南方,所以夏至的时候,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 。
埃拉托色尼想到了一个著名的数学定理:泰勒斯的平行夹角定理 。这个定理,放在现在只是初中数学知识,那就是一条直线穿过两条平行线所形成的同位角相等 。在那个时候,人们认为太阳光是平行线(当然,即使在现在,由于日地距离过于遥远,太阳光也是可以被看作是平行线),因此这个定理就派上了用场 。

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因此,太阳光与塔的夹角,就是两座城市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′(没错,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%,所以,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,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,得到的结果是5000希腊里 。其中,1希腊里等于157.5米 。他换算到整个地球的周长,然后为了让数字能被60整除(当时人们都习惯把圆分为六十份),于是调整为252000希腊里 。换算成现代数字,就是39360公里 。

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可以看到,这和现代数字40009公里,已经非常接近了 。尤其在那个年代,这个数字已经精准得令人惊讶 。
看,只要你还记得高中数学,就会发现,这个计算方法一点也不难,难的只是创造这个方法的思维 。
那么,为了精益求精,我们要问一下:这其中的偏差,到底出现在哪里呢?
首先我们注意到,为了能利用平行线的定理,我们必须保证两座城(或者夸张地说,是那口井和那座塔)为正南正北的关系,也就是位于精确的同一个经度 。这是不太可能的,所以这是导致误差的原因之一 。
【原子半径大小 地球半径是多少公里】其次,当时的测量工具相对落后,埃拉托色尼对于角度、城市距离的测量,也都不是完全准确的 。
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