古希腊人吃撑了,就爱跟地球过不去。

在全球人民普遍认为天圆地平的大好形势下,毕达哥拉斯就意淫大地是圆的,因为,圆是所有几何图形中最完美的。

这话如果被楚灵王听见,恐怕会当场笑死,因为显然8字形才是最完美的,难道大地是个葫芦状?

从审美的角度猜测地球形状,显然是没有说服力的。所以,亚里士多德甩出了一堆证据:

1、月食时,地球投到月球上的影子边缘是圆弧形的。

2、越往北走,北极星越高,越往南走,北极星越低。

3、海岸看归来的帆船,总是先现帆顶,再现船身。

那么问题来了,既然大地是个球,那它有多大?

阿基米德说,管它多大,给我一个支点,我就能撬动地球。

埃拉托斯特尼说,给我一缕阳光,我就能测量地球。

于是阿德和小埃成了好朋友。

小埃不如阿德名气大,但也是文理皆通,是数学家、地理学家、天文学家,还兼职历史学家、诗人。

在阿德跳出浴缸成为裸奔达人之前,小埃就为地球大小操碎了心。

干这么大个事儿,当然要有足够的底牌。小埃看了看手里的底牌:

底牌一:三角学,已知一角和两条邻边,可得另外两角。

底牌二:不管多大圆,都刚好是360°。

接下来,小埃找到了两个简单条件。

条件一:太阳离地球很远,远到地球直径在日地距离面前,就像咱俩的财富在马云马化腾面前一样,不值一提。所以,太阳射到地球上的光,可以看成是平行的。

条件二:夏至这天,太阳直射北回归线。直射点在哪里,就是哪里的正午时分,这时太阳可以直射到深井井底。同时在阳光普照之处,离直射点越远的地方,阳光偏射的角度越大。

拿到这俩条件,小埃开始实操测地球。

他住在亚历山大港,北边有个赛印城,现在叫阿斯旺,碰巧在北回归线附近,那里有天然优势,随便找口井,就可以确定阳光直射点及其时刻。

而在亚历山大港的这一时刻,立一根杆子,或者找一座塔,测量一下杆子高度、影子长度。

然后使用第一张底牌,根据三角学,拿到了阳光偏射角:7°(当然,直接量一下那个角,也不是不行)。于是有了下图:

至此,第二章底牌出场:圆一共360度。

那么,圆心角A所对应的弧长,一定占整个圆周长度的A/360。这很直观:

小埃拿到的圆心角是7度,辣么:

所以,只要拿到阿斯旺到亚历山大港的距离x,就可以算出圆周。而拿到了圆周,反攻地球直径就指日可待了。

小埃从商人那里,拿到阿斯旺和亚历山大港的距离:大概5000斯塔蒂亚。

这个弧长对应的是7°圆心角,分成7份,四舍五入, 1°圆心角就对应大概700斯塔蒂亚。

那么360°对应的整个圆周长度,就是700×360=252000斯塔蒂亚。

那么1斯塔蒂亚是多少米呢?这是个大问题。

因为古代度量衡混乱,就算单位都叫“斯塔蒂亚”,实际长度也不统一。比方说:

按雅典标准,1斯塔蒂亚=185米,那么地球周长是46620公里,多了16.3%。

埃及标准,1斯塔蒂亚=157.5米,那么地球周长是39690公里,误差小于2%。

但目前谁也不知道小埃用的是哪个标准。

不过,想得到地球的准确大小,问题的关键还不止是度量衡,测量手段是不是精确,也同样重要。

在小埃的年代,虽然他找到了靠谱的计算原理,但无法找到靠谱的测量手段。比如:

问题一:测算阳光的入射角,就算只有10%的误差,每角度的弧长就要差10公里,周长就会差3600公里。

问题二:阿斯旺不是刚好在北回归线上,而是偏北一点,亚历山大港也不是刚好在阿斯旺的正南,而是偏西一点。这会进一步扩大误差。

问题三:古人测两个城市距离,是用脚丈量,跟着感觉走,不准。就算用尺量,路是弯的,地是凹凸不平的,也不准——所以现在测绘是一门学问。

综上所述,小埃测量地球的准确度,大概率不会很精确,但也不会有太离谱的误差。

所以,对于“地球有多大体量”这个闲得蛋疼的问题,我们可以通过小埃的计算,得到一个相对靠谱的概念。