古人测量地球直径的方法之一是利用太阳光和几何原理。其中,古希腊的数学家埃拉托色尼(Eratosthenes)在公元前3世纪进行了著名的测量。他的方法如下:
选择测量点
选择位于北回归线上的塞恩古城尼罗河中部的一个小岛作为起点,这里在夏至日时太阳光会直射井口。
选择位于塞恩南方的亚历山大港作为终点。
测量角度
在夏至日,太阳在亚历山大港的一座方尖碑的南边塔脚投射出影子。
通过测量方尖碑的高度和影子的长度,计算出太阳光与方尖碑的夹角,这个角度大约是7°12′。
计算距离
由于这个角度是地球周长所对应的圆周角(360°的2%),因此可以通过这个角度计算出两个城市之间的距离。
埃拉托色尼利用骆驼队测量了从亚历山大港到塞恩的距离,大约为5000希腊里。
推算地球直径
根据几何原理,地球周长等于两个城市之间距离的50倍。
因此,地球的周长约为25000希腊里。
将这个周长换算成现代单位,地球的周长约为39360公里。
地球的直径则是周长的一半,即约19680公里。
这种方法展示了古人在没有现代测量工具的情况下,如何巧妙地利用太阳光和基本的几何原理来测量地球的尺寸。埃拉托色尼的测量结果与现代测量数据非常接近,显示了他在数学和天文学方面的卓越才能。