Справедливо говорят: чтобы сделать великие открытия, нужны лишь воображение и пытливый ум. То, что произошло около 245 года до н.э. в Египте, подтверждает эту мысль. Именно в это время грек по имени Эратосфен успешно доказал, что Земля круглая, и даже измерил её окружность — с помощью всего лишь палки!
Эратосфен был астрономом, историком, географом, философом, поэтом, театральным критиком и математиком, жившим в египетском городе Александрия — тогдашнем величайшем городе Земли. Он также был директором Великой Александрийской библиотеки — места, которое считается первой в истории научно-исследовательской институцией. Однажды он наткнулся на папирусную книгу, в которой упоминалось, что 21 июня вертикальные палки не отбрасывают тени в Сиене (город к югу от Александрии). В этот самый длинный день года, когда наступал полдень, тени колонн храма становились всё короче, а затем и вовсе исчезали. Солнце находилось строго над головой, и его отражение можно было увидеть на дне глубокого колодца.
На первый взгляд, такая информация могла показаться незначительной и была бы полностью проигнорирована кем-то другим. Но Эратосфен решил провести эксперимент. Он проверил, отбрасывает ли палка в Александрии (к северу от Сиены) тень 21 июня в полдень. К удивлению Эратосфена, тень действительно была!
Это заставило его задуматься. Почему палка в Сиене 21 июня в полдень не отбрасывает тени, а палка в Александрии, находящейся севернее, в это же самое время — отбрасывает? Попробуем визуализировать это в следующем разделе.
Доказательство изогнутой поверхности Земли
Если бы Земля была плоской, как тогда считалось, и если принять, что солнечные лучи достигают Земли параллельно, то палки в Александрии и Сиене должны были бы либо отбрасывать одинаковые тени, либо вовсе не отбрасывать их в одно и то же время.
Но Эратосфен заметил, что в Сиене тени не было, а в Александрии — была. Это могло означать только одно:
Поверхность Земли искривлена.
Только изогнутая поверхность могла бы привести к тому, что палка в Сиене не отбрасывала бы тени, а в Александрии — отбрасывала, в один и тот же момент времени.
Измерение размера Земли
Греки ещё до Эратосфена делили окружность на градусы и умели измерять углы. Он применил эти знания к своим наблюдениям, чтобы измерить окружность Земли.
Сначала он измерил угол падения солнечных лучей на палку, разделив длину тени на высоту палки. Угол составил примерно 7,2 градуса.
Эратосфен также знал, что расстояние между двумя городами составляет около 5000 стадиев (единица измерения, используемая в Египте в то время), или примерно 800 километров (500 миль). Как он измерил это расстояние? Угадайте — он нанял человека, который прошёл это расстояние шагами!
Эратосфен понимал, что окружность Земли представляет собой круг в 360 градусов. Это значит, что 7,2 градуса — это приблизительно 1/50 всей окружности. А зная расстояние между Александрией и Сиеной, он получил следующие расчёты:
Окружность Земли = 50 × расстояние между Сиеной и Александрией = 50 × 800 км = 40 000 км
Это показывает, что Эратосфен ошибся всего на 2% относительно реальной окружности Земли! Удивительное достижение для 2250 лет назад. А что делает это достижение ещё более впечатляющим — это то, что единственными его инструментами были палка, логика и любовь к эксперименту.
Это показывает, что Эратосфен ошибся всего на 2% относительно реального размера Земли! Удивительное достижение для 2250 лет назад.