Палка, сонячне світло та розум: як Ератосфен виміряв окружність Землі 2200 років тому

В основі відкриття лежить дослідження Ератосфена Кіренського, вченого, народженого у 276 році до н. е. Згідно з історичними даними, близько 240 року до н. е. він обчислив окружність Землі з точністю 1–1,4 % від сучасного значення, пише IFLScience.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дослідження Ератосфена розпочалося в глибокій криниці в Сієні (сучасний Асуан, Єгипет). NASA пояснює, як все почалося: "Люди спускалися круговими сходами, щоб потрапити до криниці та набрати води. На сходах було дуже темно, коли люди йшли вниз. Але одного разу на рік (21 червня) сонячне світло опівдні світило аж до дна криниці. Ератосфен помітив, що його власна тінь була дуже "короткою" того дня, покриваючи лише його ноги, але не землю поруч".

"Ератосфен вирушив до іншого міста в Єгипті — Александрії. Того ж дня сонячне світло не досягало дна колодязів. І він помітив, що його тінь була "довшою".

Вчений звернув на це увагу і вирішив кількісно оцінити цю різницю. Для цього він виміряв тінь від стрижня (гномона) в Александрії і зафіксував кут 7°12' від перпендикуляра, а не повністю перпендикулярно від Сонця, як було в Асуані. Це було ключовим моментом: якщо сонячні промені паралельні, зміна кута тіні означає зміну кривизни Землі між двома точками.

Американський астроном Карл Саган узагальнив це міркування: "З огляду на спостережувану різницю в довжині тіней, відстань між Александрією та Сієною мала становити приблизно сім градусів по поверхні Землі… Сім градусів — це приблизно одна п'ятдесята частина від 360 градусів, повного кола Землі".

Щоб виміряти окружність Землі, Ератосфену залишалося дізнатися відстань між колодязем у Асуані та палицею в Александрії. Проте в ті часи було важко отримати точні вимірювання відстані.

Для цього Ератосфен найняв бематистів, навчених вимірювачів відстаней, які пройшли маршрут рівномірним кроком. Вони повернулися з виміром 5000 стадій, які становлять приблизно 157,5 метрів, виходячи з одного з тлумачень стародавніх одиниць виміру.

"Ератосфен підрахував, що виміряний раніше кут становить 1/50 довжини кола, тому, знаючи, що відстань становить 5000 стадій, вчений припустив, що повна довжина кола Землі має бути в 50 разів більшою", – пояснює доктор Альфредо Карпінет.

Таким чином Ератосфен визначив окружність Землі як 250 000 стадій, що за сучасними оцінками відповідає окружності від 38 624 км до 46 671 км. Сучасне значення екватора становить 40 075 км, тобто, Ератосфен помилився тільки на 1.4%.

Досягнення Ератосфена є свідченням того, як стародавня наука могла закласти основи сучасної геодезії. Водночас це дослідження є свідчення того, що для відкриттів не завжди потрібні передові технології — достатньо лише уважного спостереження та логіки.

Раніше Фокус писав про те, як Цельсій створив свою шкалу вимірювання температури. Проте спочатку вона виглядала по-іншому.

Також ми писали про древню гавань, яку виявили неподалік від узбережжя Фетхіє, Туреччина. Вчені виявили кілька затонулих кораблів, що датуються періодом від бронзової доби до Османської імперії.