О том, что Земля - шар людям было известно с древнейших времен (это потом в темные века оно как-то позабылось). Если мачты отходящих кораблей исчезают за горизонтом, значит поверхность Земли закругляется. Наших предков волновала не только (и не столько) форма, сколько размеры Земли. Это вопрос сугубо практический: если я отправляю корабли с товарами туда, где берега не видно, сколько провизии с собой брать? Размеры шарообразной Земли можно представить, если знать ее радиус.
Тут следует резонный вопрос: а как определить радиус Земли? Не можем же мы, в самом деле, пробурить шахту до ее центра (там, вроде как еще и очень горячо) и измерить глубину этой шахты?
Помните, как выглядит меридиан? Это окружность, проходящая через северный и южный полюс, образующая плоскость, перпендикулярную экватору (иными словами, это окружность, которую мы получим, если разрежем Землю вдоль оси север-юг). Так вот, длина дуги меридиана (L) по формуле из школьной геометрии будет являться радиусом Земли (R), умноженным на угол, этой дуге соответствующий (dB).
L = R*dB
Стало быть, задача определения радиуса Земли сводится к измерению длины дуги меридиана и углового значения этой дуги меридиана dB (проще говоря, разности широт севера и юга дуги).
Градусные измерения Эратосфена
Первое известное определение радиуса Земли выполнил Эратосфен Киренский (греческий ученый живший в третьем веке до нашей эры). Царь Птолемей 3-й пригласил его в Александрийскую библиотеку. Там, руководя библиотекой, обучая царских детей, Эратосфен в свободное время занимался литературой, математикой и астрономией. И установил радиус Земли.
Как же Эратосфен определил радиус Земли?
Он жил в Александрии (для тех, кто, как я, путается в географии, это в Египте) и знал, что на том же меридиане (строго на юг) находится город Сиена (сегодня он называется Асуан). Соответственно, измеряемой дугой Эртосфена была дуга, меридиана, заключенная между этими городами.
Длину ее сегодня очень легко спросить у Гугла: это около 800 км. Понятно, что Эратосфен не мог себе позволить идти по дороге с веревкой или мерным жезлом. Он поступил остроумнее: узнал у погонщика верблюдов о времени перехода между городами и принял скорость верблюда за константу.
Оставалось узнать разность широт (dB). К счастью, благодаря астрономической практике, Эратосфен знал, что в день летнего солнцестояния в Сиене солнце находится в зените (то есть, светит прямо в макушку городской колодец). Для Александрии был известен угол, под которым солнечные лучи падают на гномон (древний угломерный прибор). Этот угол и был разностью широт Сиены и Александрии. Эратосфен разделил расстояние в 5000 стадиев на полученный угол и первым определил размеры Земного шара.
Дальше, правда, с этим возникли сложности. Более поздние ученые ломали головы над тем, какие стадии имел ввиду Эратосфен : греческие, египетские или фараонские. Но подобные определения размеров Земли по измерению дуги меридиана назвали градусными и повторяли в разных странах с завидной регулярностью. Ими развлекались, например, Аль Бируни на Востоке, и Эратосфен Батавский на Западе.
Совершенствовались способы определения широты: гномон заменила астролябия, верблюдов - экипаж со счетчиком оборотов колеса и к 17-18 веку ученые накопили массу результатов градусных измерений: с разной точностью и в разных единицах длины.
#геодезия и отвага #история науки #астрономия
