Люди всегда стремились понять окружающий мир. Этот инстинкт имеет значительные эволюционные преимущества; он позволил нам постепенно взять под контроль нашу среду, а не подчиняться ей. По мере улучшения нашей стабильности и качества жизни это стремление толкало нас к изучению космоса. Один из первых крупных периодов в истории, когда астрономия процветала, пришелся на Древнюю Грецию. Астрономы смогли сделать несколько ключевых открытий в эту научно ориентированную эпоху и постепенно улучшить наше понимание Вселенной.
Многие основы современной астрономии происходят из ранних греческих влияний. Например, слово «планета» происходит от греческого слова, означающего «странник». Астрономы заметили, что некоторые светящиеся точки двигаются на небе гораздо быстрее других и не вписываются в определенную звездную систему. Они назвали планеты в честь своих богов, и вскоре они стали мифологически связанными.
Одной из важнейших концепций, которую принесли нам греки, была идея о том, что Земля круглая. Это противоречило более ранним теориям, которые подчеркивали плоскость Земли. На первый взгляд, Земля действительно кажется плоской. Однако дальнейший анализ показывает, что это не так. Удивительно, но это было доказано задолго до современных технологий и основывалось на очень примитивном оборудовании и рассуждениях. В этой статье я покажу, как был доказан этот факт с использованием нескольких различных методов.
Поучительное затмение
Хотя солнечные затмения привлекают больше внимания, лунные затмения также очень важны. Это событие происходит, когда Земля проходит между Луной и Солнцем, вызывая падение тени на Луну. Эта тень обычно имеет кривую форму и иногда может заставить Луну покраснеть, если она полностью покрыта, как видно на изображении выше. Лунные затмения происходят гораздо чаще солнечных, обычно каждые шесть месяцев. Они также охватывают гораздо большую часть Земли, в то время как лунные затмения видны только в узких полосах.
Астрономические события часто имеют решающее значение для понимания космоса. Они предоставляют нам редкие случаи того, как работают вещи, и ученые стараются узнать как можно больше, когда они происходят. Например, транзит Меркурия перед Солнцем был ключевым доказательством теории относительности Эйнштейна. Затмения абсолютно необходимы для этих целей. Обратите внимание, как все тени на изображении лунного затмения имеют круглую кромку. Это предоставило убедительные доказательства того, что Земля сферическая, а не плоская.
Два выдающихся греческих астронома, Эмпедокл и Анаксагор, использовали это как основной аргумент в пользу круглой Земли. Хотя на тот момент еще не было совершенно ясно, что Земля представляет собой сферу. Вместо этого она могла быть диском или каким-то другим круглым объектом. Была необходима дополнительная работа, чтобы доказать, что Земля сферическая.
Исчезающие корабли
Еще одно ключевое доказательство пришло с развитием мореплавания. Моряки начали понимать, что корабли не просто уменьшаются все меньше и меньше по мере удаления друг от друга. Когда они уменьшались на расстоянии, они также постепенно покрывались горизонтом. Корабль, только появляющийся в поле зрения, был виден только сверху.
Приведенная выше диаграмма показывает, как кривизна Земли постепенно закрывает нижние части корабля по мере его удаления. Это свидетельствует о том, что поверхность Земли имеет кривизну во всех направлениях. Моряки обнаружили, что этот эффект одинаков во всех точках океана. Если бы Земля была плоской или имела форму диска, то земля никогда бы не закрывала бы далекие объекты.
Тени
Хотя эти два доказательства, безусловно, намекали на то, что Земля круглая, греческие астрономы все еще искали какое-то окончательное доказательство. Эту задачу взял на себя легендарный полимат Эратосфен. Легендарный ученый, Эратосфен также разработал алгоритм для нахождения новых простых чисел, который до сих пор используется. Он чрезвычайно эффективен для генерации списков относительно небольших (около 1 миллиона или меньше) простых чисел и остается основой для многих вариаций этой концепции.
Эратосфен жил около 200 года до н.э. и интересовался измерением размера Земли. На тот момент факт того, что Земля была сферической, был более принят, и он собирался использовать это для совершения замечательного измерения. Для этого он отправился в два города в Египте: Александрию и Сиену. Он опирался на обследования, чтобы рассчитать расстояние между этими двумя городами в 5000 стадий, что является старой единицей измерения расстояния.
Чтобы понять, как работала следующая часть, нам нужно рассмотреть очень странное явление.
Уровень, сфотографированный во время полуденного Лахайна (Источник) Изгиб теней из-за Солнца может иметь странные последствия. В явлении, называемом полуденным Лахайна, Солнце находится прямо над головой. Это означает, что тени не образуются! Результат может быть довольно зловещим, как на картинке выше. На мой взгляд, это может выглядеть как компьютерная графика, но это явление вполне реально. Из-за наклона Земли только места, находящиеся близко к экватору, испытывают это событие, которое повторяется в течение года. Этот регион ограничен тропиками Козерога и Рака.
Это было ключевым для работы Эратосфена. Он отправился в Сиену как раз во время полуденного Лахайна, чтобы проверить, что тень не отбрасывается. Затем, в Александрии, он использовал жезл, чтобы измерить длину его тени в то же время. Здесь есть несколько ошибочных предположений, например, что Александрия и Сиена не расположены строго по вертикальной линии (хотя они близки). Измеренное им расстояние между двумя городами также было не точным.
Используя эти измерения, мы теперь получаем систему параллельных линий и линию, пересекающую их. Таким образом, угол, образованный столбом и его тенью, соответствует углу от центра Земли до двух городов. Поскольку мы знаем расстояние между двумя городами, мы можем расширить это, чтобы получить расстояние вокруг всей Земли. Эратосфен получил измерение около 40 000 км, что удивительно близко! Только на 1% отклонение от сегодня принятого значения. Некоторая неопределенность происходит из того, что мы не знаем точного перевода стадий в метры.
Астрономы продолжали улучшать этот метод, и Эратосфен остается известным до сих пор благодаря этому замечательному эксперименту. Тот факт, что угол теней варьируется таким образом, стал последним гвоздем в крышку гроба для любой теории плоской Земли.
