地理学之父是谁?埃拉托色尼测地球周长的方法

地理学之父是谁?

地理学之父是谁?埃拉托色尼测地球周长的方法插图

埃拉托色尼测地球周长的方法

自从有人相信大地是个圆球,关于它的大小,便是人们渴望知道的问题了。早在2000多年前的古希腊就有人用简单的测量工具计算出地球的周长,他就是被称为“地理学之父”的埃拉特斯尼。

公元前275年,埃拉托斯尼生于希腊位于非洲北部的昔勒尼(在今利比亚)。他在昔勒尼和雅典接受了良好的教育,成为一位博学的哲学家、诗人、天文学家和地理学家。公元前234年,埃拉托斯尼当上了亚历山大里亚图书馆馆长。当时,亚历山大里亚图书馆是古代西方世界的最高科学和知识中心,那里收藏了各种古代科学和文学论著。埃拉托斯尼一边研究馆藏丰富的地理资料和地图,一边进行考察,终于写出了《地球大小的修正》和《地理学概论》两部著作。

地球圆周的计算方法被记载在《地球大小的修正》一书中。在埃拉托斯尼之前,也曾有不少人试图进行测量估算,但他们大多缺乏理论基础,计算结果很不精确。埃拉托斯尼天才地将天文学与测地学结合起来,第一个提出设想:在夏至日那天,分别在两地同时观察太阳的位置,并根据地物阴影的长度之差异,加以研究分析,从而总结出计算地球圆周的科学方法。这种方法比前人习惯采用的单纯依靠天文学观测来推算的方法要完善和精确得多,因为单纯天文学方法受仪器精度和天文折射率的影响,往往会产生较大的误差。细心的埃拉托斯尼发现:离亚历山大城约800公里的塞恩城(今埃及阿斯旺附近),夏日正午的阳光可以一直照到井底,因而这时候所有地面上的直立物都应该没有影子。但是,亚历山大城地面上的直立物却有一段很短的影子。他认为:直立物的影子是由亚历山大城的阳光与直立物形成的夹角所造成。从地球是圆球和阳光直线传播这两个前提出发,从假想的地心向塞恩城和亚历山大城引两条直线,其中的夹角应等于亚历山大城的阳光与直立物形成的夹角。按照相似三角形的比例关系,已知两地之间的距离,便能测出地球的圆周长。埃拉托斯尼测出夹角约为7度,是地球圆周角360度的五十分之一,由此推算地球的周长大约为4万公里,这与实际地球周长40076公里相差无几。此外,《地球大小的修正》一书还包括了埃拉托斯尼计算出的赤道的长度、回归线与极圈的距离、太阳和月亮的大小、日地月之间的距离,等等。他算出的太阳与地球间距离为1.47亿公里,和实际距离1.49亿公里也惊人地相近。

埃拉托斯尼的《地理学概论》一书分三卷:第一卷先是一段简短的绪言,对地理学的产生和发展作了历史的回顾,然后着重阐述地球的结构和演变以及潮汐、海峡中的海流等水的运动;第二卷为数理地理学,主要探讨天空、大地和海洋的形状和结构、地球的区域和地带的划分以及已知世界的范围等问题;第三卷是论述世界地图的改绘,包括一幅新编绘物世界地图以及区域描述。

埃拉托斯尼的测量地球周长的实验被认为是人类历史上最有意义的物理实验之一。同时他也是世界上最早把物理学的原理与数学方法相结合的科学家,在他的影响下,地理学在不久后又兴起了一门新学科——数理地理学。他创用的“地理学”一词,也被后世广泛使用,最终成了国际通用的专业名词。由于埃拉托斯尼在地理学方面有突出的成就,所以被后世誉为“地理学之父”。

智慧人生

立竿测影是古代中国天文学观测天体位置、勘定地体方位、划分节气、定立时刻制度不可缺少的方法之一。埃拉托斯尼实际上就是利用立竿测影的方法计算出了地球周长。由此可见,对已有知识进行科学的整理与发掘,也可能会获得新的重大发现。

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