Как провести эксперимент Эратосфена в современных условиях

Эксперимент Эратосфена – это один из первых научных способов доказательства шарообразности Земли. Он основан на измерении угла падения солнечных лучей в разных местах нашей планеты в один и тот же момент времени. Давайте адаптируем его для современных условий, чтобы вы могли повторить его и убедиться, что Земля имеет форму геоида (приплюснутого шара).

Что понадобится?

• Один (или больше) друг из другого города, желательно находящийся на другой широте (например, Москва и Краснодар или Екатеринбург и Санкт-Петербург).
• Солнечный день – эксперимент проводится, когда Солнце светит без облаков.
• Ровная поверхность (например, школьный двор или открытая площадка).
• Палки одинаковой длины (например, линейки, метровые рейки).
• Строительный уровень или отвес – чтобы убедиться, что палка стоит строго вертикально.
• Рулетка – чтобы измерить длину тени.
• Мобильный телефон (калькулятор, геолокация, связь с другом на другой широте, часы).

Как провести эксперимент?

Выбор времени

Эксперимент лучше всего проводить в день весеннего или осеннего равноденствия (21 марта или 23 сентября), когда Солнце находится прямо над экватором. Но можно провести и в любой другой день.

Договоритесь, в какое время будете измерять тени. Лучше всего – в полдень по местному времени (не по поясному, а когда Солнце в зените для вашего города). Это можно уточнить с помощью астрономических сайтов или мобильных приложений, например, Time and Date.

• Поясной полдень – это просто 12:00 по часовому поясу (например, московскому времени или GMT+3). Но часовые пояса установлены искусственно, и они могут не совпадать с реальным движением Солнца.
• Солнечный полдень (истинный полдень) – это момент, когда Солнце находится в самой высокой точке на небе для данного места. В этот момент тени самые короткие за день.

Проведение измерений

1. Установите палку вертикально на ровной поверхности. Можно проверить это уровнем или отвесом.
2. Измерьте длину тени, отбрасываемой палкой, в точно согласованное время.
3. Запишите результаты измерений (высоту палки и длину тени).

Пример (город 1):

• Длина палки: 100 см
• Длина тени: 50 см

Пример (город 2):

• Длина палки: 100 см
• Длина тени: 30 см

Расчет угла наклона солнечных лучей

1. Разделите высоту палки на длину тени;
2. Вычислите тангенс (калькулятор в помощь) для полученного числа;
3. Для города 1 мы получаем 63,43, для города 2 - 73,30 (ваши значения будут отличаться).

Если бы Земля была плоской, то солнечные лучи падали бы под одинаковым углом на всей её поверхности. То есть, если Солнце высоко в небе в одном месте, то оно должно быть точно так же высоко везде в такое же время. Но это не так! В нашем эксперименте в одном городе угол солнечного света больше, а в другом меньше. Единственная логичная причина, почему углы разные — это искривление поверхности Земли. Если взять 3, 4 и больше точек, рассчитать углы и расстояния, то они все будут ложиться на поверхность шара.

А что, если бы Земля была плоской?

Если бы Земля была плоской:
❌ Солнце должно было бы светить под одинаковым углом везде.
❌ Во всех городах тени должны были бы быть одинаковой длины.

Дополнительное подтверждение: опыт с другими расстояниями

Если провести измерения между городами, расположенными ещё дальше, разница углов станет ещё больше. Если бы кто-то находился на экваторе во время равноденствия, то у него вообще не было бы тени (Солнце в зените). Если добавить третью точку измерений, например, из другой страны, все данные будут идеально укладываться в модель шара.

Разные углы падения солнечных лучей в разных городах — это не случайность, а следствие искривления поверхности Земли. Это доказывает, что Земля не плоская, а сферическая (точнее, имеет форму геоида).

Эратосфен догадался об этом ещё 2200 лет назад. Теперь ты можешь это проверить сам!