夏至来了,像古人一样测量地球尺寸吧!
夏至来了,像古人一样测量地球尺寸吧!
夏至来了,你有没有想过,两千多年前的古希腊人竟然能用一根棍子测出地球的大小?没错,这个神奇的人物就是埃拉托斯塞尼,一位古希腊的数学家、天文学家和地理学家。今天,就让我们跟随他的脚步,用最简单的工具,来一场科学探索之旅吧!
两千年前的惊人发现
埃拉托斯塞尼生活在公元前276年至194年,是亚历山大图书馆的馆长。他利用夏至日太阳直射北回归线的特性,设计了一个巧妙的实验来测量地球的大小。这个实验的原理非常简单:在夏至日中午,太阳直射北回归线,位于北回归线上的城市塞耶尼(今埃及阿斯旺)的水井中,太阳光可以垂直照射到井底。而在亚历山大港(位于北纬31度左右),同一时刻的太阳光线则会形成一个角度。通过测量这个角度,以及两地之间的距离,就可以计算出地球的周长。
夏至日的特殊意义
夏至是二十四节气中的第十个节气,通常发生在6月21日或22日。这一天,太阳直射地面的位置到达一年中的最北端,几乎直射北回归线(北纬23°26')。对于北半球来说,夏至日是白昼最长、夜晚最短的一天。更重要的是,夏至日太阳直射北回归线,为测量地球尺寸提供了绝佳的时机。
用一根棍子测量地球
那么,我们如何用一根棍子来测量地球的大小呢?这个实验其实非常简单,只需要几个基本步骤:
选择地点:找一个开阔的地方,确保中午时分太阳不会被遮挡。
准备工具:你需要一根直棍(比如竹竿),一个测量角度的工具(如量角器),以及一个测量长度的工具(如卷尺)。
测量影子:在夏至日中午12点左右,将棍子垂直插入地面,测量并记录下影子的长度。
计算角度:使用量角器测量棍子与影子之间的角度。这个角度就是太阳光线与地面的夹角。
查找纬度:使用手机地图或GPS,查找出你所在位置的纬度。
计算地球周长:使用以下公式计算地球周长:
地球周长 = (360度 / 测量角度)×(你所在地纬度 - 北回归线纬度)× 111公里
这里需要解释一下,为什么公式中要用到“111公里”这个数字。这是因为地球的平均半径约为6371公里,而纬度每相差1度,实际距离大约相差111公里。
科学探索的乐趣
这个实验不仅简单有趣,更体现了科学探索的精神。埃拉托斯塞尼用最简单的工具和最基础的数学知识,就解决了当时看似不可能解决的问题。这个实验告诉我们,科学并不总是需要复杂的设备和高深的理论,有时候,只需要一颗好奇的心和一点创造力,就能发现世界的奥秘。
所以,这个夏至日,不妨和家人朋友一起,用一根棍子测量地球的大小吧!这不仅是一次科学实验,更是一次对古人智慧的致敬,一次对科学精神的传承。