Кто и как доказал что земля имеет шарообразную форму
Как и когда люди узнали, что Земля имеет шарообразную форму
В древности народы мира по-разному представляли то, как выглядит Земля:
индусы изображали ее в виде полусферы, которая покоится на четырех слонах, стоящих на черепахе. Животных обвивает кольцами черная тысячеголовая кобра Шеша, головы змеи подпирают Вселенную;
египтяне считали, что Земля — протяженная долина, вытянутая с севера на юг, которую с четырех сторон окружают горы. В представлении древних египтян ось Земли — гигантское золотое дерево, вершина которого упирается в небо;
вавилоняне верили, что наш дом — круглый остров, плавающий в воде. На Западе острова стоит Вавилон, на Востоке возвышаются горы, перебраться через них невозможно;
китайцы думали, что наша планета — плоский прямоугольник, над которым простирается выпуклое небо;
греки описывали Землю как диск, напоминающий щит воина. В центре диска — суша, омываемая океанами.
Однако некоторые явления, которые замечали наши предки в море и на небе, противоречили древним убеждениям о форме Земли:
когда люди смотрели на приближающиеся к берегу корабли, то замечали, что сперва на горизонте появляются верхушки мачт, затем полностью мачты и только потом корпус корабля. Казалось, что корабли выплывают из-за холма, а это шло вразрез с представлениями о форме Земли;
во время лунных затмений люди видели на поверхности Луны круглую тень от Земли. Это указывало на шарообразность планеты, но в те времена правильно объяснить это явление могли лишь ученые мужи, которых было не так много.
Древнегреческий ученый Эратосфен (276 год до н. э.—194 год до н. э) был одним из первых, кто догадался, что Земля шарообразной формы, и подтвердил свою догадку фактами. Географ вычислил окружность и радиус Земли с помощью эксперимента в конце III века до н.э.
Эратосфен заметил одну странность: в день летнего солнцестояния в одно и то же время в городах, лежащих на одном меридиане — Александрии (север Египта) и Сиене (сейчас Асуан, юг Египта), Солнце находится в разном положении. В полдень в Сиене светило освещает дно колодца, а значит, “висит” прямо над головой, а в Александрии Солнце не в зените.
Эратосфену пришла в голову идея сравнить высоту светила, или угловое расстояние между зенитом и Солнцем, в этих городах.
Для измерений ученый использовал угломерный инструмент — скафис (древнейшие солнечные часы в виде чаши) и шест — гномон, который установили на дно чаши в вертикальном положении, чтобы он “смотрел в зенит”. Освещенный солнцем шест отбрасывал тень на внутреннюю поверхность скафиса, которую разделили на градусы.
В Сиене в полдень зенитное расстояние светила равнялось 0°. В это же время в Александрии гномон отбрасывал тень, которая падала на деление 7,2°.
Если бы Земля была плоской, то длина теней была бы одинаковой, так как солнечные лучи падали бы на поверхность под одним углом.
Так Эратосфен понял, что поверхность искривлена.
В годы жизни древнегреческого ученого Александрию и Сиену разделяло 5000 стадиев (неизвестно, каким стадием пользовался Эратосфен: греческим, египетским, или другим. Специалисты предполагают, что стадий, который использовал ученый в расчетах, равен 152-179 метрам). Географ сопоставил величину дуги в 7,2° с окружностью в 360° градусов, а расстояние в 5000 стадиев — с длиной окружности земного шара (обозначим X). Уравнение выглядело так:
Эратосфен выяснил, что длина окружности Земли равна 250 000 стадиев, или 40 000 — 50 000 км. Это довольно точное вычисление: спустя десятки веков специалисты узнали, что длина окружности Земли — 40 075 км.
На этом ученый не остановился: географ знал длину окружности планеты и математическую константу, которая выражает отношение длины окружности к ее диаметру — число Пи (3,14), поэтому рассчитал радиус Земли по формуле:
Ученый получил цифру — 39 808 стадиев. Если принять, что Эратосфен использовал стадий, который равнялся 157,2 метрам, то вычисленный радиус составит 6302 км. Эти данные практически совпадают с современными измерениями — 6371 км.
Примитивные технологии помогли Эратосфену провести достаточно точные расчеты размеров нашей планеты, погрешность составила 1-2%. Эксперимент древнегреческого ученого доказал, что земля имеет шарообразную форму, и вошел в историю как важное научное достижение своего времени.
Как и когда люди узнали, что Земля имеет шарообразную форму
В древности народы мира по-разному представляли то, как выглядит Земля:
индусы изображали ее в виде полусферы, которая покоится на четырех слонах, стоящих на черепахе. Животных обвивает кольцами черная тысячеголовая кобра Шеша, головы змеи подпирают Вселенную;
египтяне считали, что Земля — протяженная долина, вытянутая с севера на юг, которую с четырех сторон окружают горы. В представлении древних египтян ось Земли — гигантское золотое дерево, вершина которого упирается в небо;
вавилоняне верили, что наш дом — круглый остров, плавающий в воде. На Западе острова стоит Вавилон, на Востоке возвышаются горы, перебраться через них невозможно;
китайцы думали, что наша планета — плоский прямоугольник, над которым простирается выпуклое небо;
греки описывали Землю как диск, напоминающий щит воина. В центре диска — суша, омываемая океанами.
Однако некоторые явления, которые замечали наши предки в море и на небе, противоречили древним убеждениям о форме Земли:
когда люди смотрели на приближающиеся к берегу корабли, то замечали, что сперва на горизонте появляются верхушки мачт, затем полностью мачты и только потом корпус корабля. Казалось, что корабли выплывают из-за холма, а это шло вразрез с представлениями о форме Земли;
во время лунных затмений люди видели на поверхности Луны круглую тень от Земли. Это указывало на шарообразность планеты, но в те времена правильно объяснить это явление могли лишь ученые мужи, которых было не так много.
Древнегреческий ученый Эратосфен (276 год до н. э.—194 год до н. э) был одним из первых, кто догадался, что Земля шарообразной формы, и подтвердил свою догадку фактами. Географ вычислил окружность и радиус Земли с помощью эксперимента в конце III века до н.
Эратосфен заметил одну странность: в день летнего солнцестояния в одно и то же время в городах, лежащих на одном меридиане — Александрии (север Египта) и Сиене (сейчас Асуан, юг Египта), Солнце находится в разном положении. В полдень в Сиене светило освещает дно колодца, а значит, “висит” прямо над головой, а в Александрии Солнце не в зените.
Эратосфену пришла в голову идея сравнить высоту светила, или угловое расстояние между зенитом и Солнцем, в этих городах.
Для измерений ученый использовал угломерный инструмент — скафис (древнейшие солнечные часы в виде чаши) и шест — гномон, который установили на дно чаши в вертикальном положении, чтобы он “смотрел в зенит”. Освещенный солнцем шест отбрасывал тень на внутреннюю поверхность скафиса, которую разделили на градусы.
В Сиене в полдень зенитное расстояние светила равнялось 0°. В это же время в Александрии гномон отбрасывал тень, которая падала на деление 7,2°.
Если бы Земля была плоской, то длина теней была бы одинаковой, так как солнечные лучи падали бы на поверхность под одним углом.
Так Эратосфен понял, что поверхность искривлена.
В годы жизни древнегреческого ученого Александрию и Сиену разделяло 5000 стадиев (неизвестно, каким стадием пользовался Эратосфен: греческим, египетским, или другим. Специалисты предполагают, что стадий, который использовал ученый в расчетах, равен 152-179 метрам). Географ сопоставил величину дуги в 7,2° с окружностью в 360° градусов, а расстояние в 5000 стадиев — с длиной окружности земного шара (обозначим X). Уравнение выглядело так:
Эратосфен выяснил, что длина окружности Земли равна 250 000 стадиев, или 40 000 — 50 000 км. Это довольно точное вычисление: спустя десятки веков специалисты узнали, что длина окружности Земли — 40 075 км.
На этом ученый не остановился: географ знал длину окружности планеты и математическую константу, которая выражает отношение длины окружности к ее диаметру — число Пи (3,14), поэтому рассчитал радиус Земли по формуле:
Ученый получил цифру — 39 808 стадиев. Если принять, что Эратосфен использовал стадий, который равнялся 157,2 метрам, то вычисленный радиус составит 6302 км. Эти данные практически совпадают с современными измерениями — 6371 км.
Примитивные технологии помогли Эратосфену провести достаточно точные расчеты размеров нашей планеты, погрешность составила 1-2%. Эксперимент древнегреческого ученого доказал, что земля имеет шарообразную форму, и вошел в историю как важное научное достижение своего времени.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Мы привыкли считать, что именно с путешествием Колумба связано открытие шарообразной формы Земли, но это вовсе не так. Дело в том, что Колумб открыл новый континент, но он не был в Азии. Если бы мореплаватель оказался у берегов Индии, он бы понял, что только что доказал шарообразность Земли. Так вот, еще до Колумба были люди, которые стали сильно сомневаться в плоской форме нашей планеты. Например, таковых было много среди античных мыслителей, вполне возможно, что именно их труды и изучал Колумб.
А если взять то, что предмет, который удаляется при своем движении, оставляет видимой только верхнюю свою часть, то логично, что планета имеет форму шара. Именно так мыслили Аристотель и Эратосфен, а Платон считал, что шар- идеальная форма, так что, если Земля и имеет какую-то форму, то идеальную. Такие вот дела.
В 21 веке мы можем свободно наблюдать за небесными телами с поверхности Земли, можем отправиться к ним поближе. Мы можем посмотреть на планету со стороны, разве это не прекрасно? Дабы еще раз доказать, что Земля имеет форму шара можно сказать, что тень Луны круглая, когда планета закрывает Луну собой. Также стоит сказать о том, что массы, из которых состоит планеты стремятся вниз, они придают ей сферическую форму, это понятно.
Кстати, Ватикан не так давно признал, что Земля имеет форму шара, ранее отрицали все, что противоречило хоть как-то Священному Писанию, хотя это и было очевидной истиной. Ученых и вовсе раньше считали еретиками, их подвергали гонениям, как и представителей языческой культуры. Святые отцы сделали вывод, что наука никому не нужна, ведь есть религия, к счастью, они не смогли победить.
И все-таки первым Эратосфен высказался о том, что наша планета имеет форму шара, сделал он это еще в четвертом веке до нашей эры, древнегреческий ученый измерил радиус планеты. Фернан Магеллан в шестнадцатом столетии стал проверять цифры античного гения и сделал вывод, что Эратосфен ошибся всего на 1 процент, вот такое удивление. Но, если говорить об официальном открытии, то именно Галилео Галилей, доказал, что Земля крутится вокруг Солнца, а не наоброт.
Кто открыл, что Земля круглая?
При жизни Колумба люди считали, что Земля плоская. Они верили, что в Атлантическом океане живут чудовища огромного размера, способные поглотить их корабли, и существуют страшные водопады, на которых сгинут их суда. Колумбу пришлось бороться с этими странными представлениями, чтобы убедить людей отправиться в плавание с ним. Он был уверен, что Земля круглая.
— Эмма Милер Болениус, автор американских учебников, 1919
Один из самых долгоживущих мифов, с верой в который растут дети [автор — американец — прим.перев.], состоит в том, что Колумб был единственным из людей его времени, верившим, что Земля – круглая. Остальные верили, что она плоская. «Какими же смелыми должны были быть мореплаватели 1492 года,- думаете вы,- чтобы отправиться на край мира и не бояться свалиться с него!».
И в самом деле, существует много древних упоминаний о Земле в форме диска. И если бы из всех небесных тел вам были бы известны только Солнце и Луна, вы могли бы самостоятельно прийти к такому же выводу.
Если выйти на улицу на закате, через день-два после новолуния, можно увидеть примерно следующее.
Тонкий серп Луны, освещённая часть которого совпадает с частью сферы, которая могла бы быть освещена Солнцем.
Если бы вы обладали научным мышлением и любопытством, вы могли бы выходить на улицу в последующие дни и наблюдать за тем, что происходит дальше.
Луна не только меняет положение примерно на 12 градусов каждую ночь, двигаясь дальше от Солнца, но и освещается всё больше! Вы могли бы (справедливо) заключить, что Луна вращается вокруг Земли, и что изменение фаз связано со светом Солнца, освещающим разные части круглой Луны.
Древние и современные взгляды на фазы Луны в этом совпадают.
Но примерно два раза в год во время полнолуния случается кое-что, что позволяет нам определить форму Земли: лунное затмение! Во время полной Луны Земля проходит между Солнцем и Луной, и тень Земли становится видна на поверхности Луны.
И если посмотреть на эту тень, становится видно, что она загнута и имеет форму диска!
Правда, из этого нельзя вывести, является ли Земля плоским диском или круглой сферой. Можно лишь видеть, что тень Земли круглая.
Но, несмотря на популярный миф, вопрос о форме Земли решился не в XV или XVI веках (когда Магеллан совершил кругосветное путешествие), но примерно 2000 лет назад, в древнем мире. И что самое удивительное, для этого потребовалось лишь Солнце.
Если отслеживать путь Солнца по дневному небу, живя в северном полушарии, можно заметить, что оно восходит в восточной части неба, поднимается до максимума на юге, и затем клонится к закату и заходит на западе. И так в любой день года.
Но пути в течение года немного отличаются. Солнце встаёт гораздо выше и светит в течение большего количества часов летом, а зимой встаёт ниже и светит меньше. Для иллюстрации обратите внимание на фото солнечного пути, изготовленное во время зимнего солнцестояния на Аляске.
Если построить путь Солнца по дневному небу, вы обнаружите, что самый нижний из путей, и самый короткий по времени, приходится на зимнее солнцестояние – обычно это 21 декабря – а самый высокий путь (и самый длинный) бывает во время летнего солнцестояния, обычно 21 июня.
Если сделать камеру, способную фотографировать путь Солнца по небу в течение года, у вас получится набор дуг, из которых самая высокая и длинная сделана в день летнего солнцестояния, а самая низкая и короткая – в день зимнего солнцестояния.
В древнем мире величайшие учёные Египта, Греции и всего Средиземноморья работали в Александрийской библиотеке. Одним из них был древнегреческий астроном Эратосфен.
Живя в Александрии, Эратосфен получал удивительные письма из города Сиена в Египте. Там, в частности, говорилось, что в день летнего солнцестояния:
Тень человека, смотрящего в глубокий колодец, закроет отражение Солнца в полдень.
Иными словами, Солнце будет находиться прямо над головой, не отклоняясь ни на градус на юг, север, восток или запад. И если у вас был бы полностью вертикальный объект, он не отбрасывал бы тени.
Но Эратосфен знал, что в Александрии это не так. Солнце подходит к верхней точке в полдень во время летнего солнцестояния в Александрии ближе, чем в другие дни, но и вертикальные объекты там отбрасывают тень.
И как и любой хороший учёный, Эратосфен поставил эксперимент. Измеряя длину тени, отбрасываемой вертикальной палочкой в день летнего солнцестояния, он смог измерить угол между Солнцем и вертикальным направлением в Александрии.
Он получил одну пятидесятую круга, или 7,2 градусов. Но в то же время в Сиене угол между Солнцем и вертикальной палочкой составлял ноль градусов! Почему так могло происходить? Возможно, благодаря гениальному озарению, Эратосфен понял, что Солнечные лучи могут быть параллельны, а Земля – изогнутой!
Если потом он мог бы узнать расстояние от Александрии до Сиены, зная разницу углов, он смог подсчитать бы окружность Земли! Если бы Эратосфен был научным руководителем аспиранта, он бы послал его в путь для измерения расстояния!
Но вместо этого ему пришлось полагаться на известное тогда расстояние между этими двумя городами. А самым точным методом измерения тогда было…
Путешествие на верблюде. Можно понять критику такой точности. И всё же, он полагал расстояние между Сиеной и Александрией равным 5000 стадиев. Вопрос только в длине стадия. Ответ зависит от того, использовал ли Эратосфен, грек, живший в Египте, аттические или египетские стадии, о чём историки спорят до сих пор. Аттический стадий использовался чаще, и длина его составляет 185 метров. С использованием этого значения можно получить окружность Земли равной 46 620 км, что на 16% больше реального значения.
Но египетский стадий составляет всего 157,5 метра, и возможно, именно его имел в виду Эратосфен. В этом случае получится 39 375, что отличается от современного значения в 40 041 км всего на 2%!
Вне зависимости от цифр, Эратосфен стал первым в мире географом, изобрёл понятия широты и долготы, используемые по сей день, и построил первые модели и карты на основе сферической Земли.
И хотя много чего было утеряно за прошедшие с тех пор тысячелетия, идеи о сферической Земле и знание о её примерной окружности не пропадали. Сегодня кто угодно может повторить тот же эксперимент с двумя местами, находящимися на одной долготе, и, измерив длины теней, получить окружность Земли! Неплохо, учитывая, что первое прямое фотографическое доказательство искривлённости Земли будет получено лишь а 1946 году!
Зная форму и размер Земли, уже с 240 года до н.э., мы смогли выяснить множество замечательных вещей, включая и размер и расстояние до Луны! Поэтому отдадим должное Эратосфену за открытие того, что Земля круглая и за первый точный подсчёт её размера!
Если Колумба и нужно за что-то запомнить в связи с размером и формой Земли, так это за то, что он использовал слишком малые значения для её окружности! Его оценки расстояний, с помощью которых он убедил, что судно может пройти из Европы напрямую в Индию (если бы Америк не было), были невероятно малы! И если бы Америк не было, они с командой умерли бы от голода, не дойдя до Азии!
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Говорят, что вот такая …
Впрочем, гипотеза о том, что наша планета имеет форму шара, существовала очень давно. Первым эту мысль высказал ещё в VI веке до нашей эры древнегреческий философ и математик Пифагор. Другой философ, Аристотель, живший в Древней Греции двумя веками позже, привёл наглядные доказательства шарообразности: ведь во время лунных затмений Земля отбрасывает на Луну тень именно круглой формы!
Постепенно идея о том, что Земля — шар, висящий в пространстве и ни на что не опирающийся, распространялась всё шире. Прошли века, людям давно известно, что Земля не плоская и не покоится на китах или слонах… Мы обошли вокруг света, пересекли наш шарик буквально во всех направлениях, облетели его на самолёте, сфотографировали из космоса. Мы даже знаем, почему не только наша, но и все другие планеты, и Солнце, и звёзды, и Луна, и другие большие спутники именно «круглые», а не какой-нибудь другой формы. Ведь они большие, обладают огромной массой. Их собственная сила тяготения — гравитация — стремится придать небесным телам форму шара.
Если бы даже объявилась некая сила, большая, чем гравитация, которая придала бы Земле форму, скажем, чемодана, кончилось бы всё равно тем же: как только бы действие этой силы прекратилось, сила тяготения начала бы снова собирать Землю в шар, «втягивая» выступающие части, пока все точки поверхности не оказались бы на равном расстоянии от центра.
Давайте продолжим размышления на эту тему …
Не шар!
Ещё в XVII веке знаменитый физик и математик Ньютон, сделал смелое предположение, что Земля — никакой не шар, вернее, не совсем шар. Предположил — и математически это доказал.
Ньютон «пробурил» (разумеется, мысленно!) до центра планеты два сообщающихся канала: один от Северного полюса, другой — от экватора, и «заполнил» их водой. Расчёты показали, что вода установилась на разных уровнях. Ведь в полярном колодце на воду действует только сила тяготения, а в экваториальном — ей ещё противостоит центробежная сила. Учёный утверждал: для того чтобы оба столба воды оказывали на центр Земли одинаковое давление, то есть чтобы они имели равный вес, уровень воды в экваториальном колодце должен бы быть выше — по подсчётам Ньютона на 1/230 от среднего радиуса планеты. Иными словами, расстояние от центра до экватора больше, чем до полюса.
Чтобы проверить расчёты Ньютона, Парижская академия наук отправила в 1735 — 1737 годах две экспедиции: в Перу и в Лапландию. Участники экспедиции должны были измерить дуги меридиана — по 1 градусу каждая: одну — в экваториальных широтах, в Перу, другую — в полярных, в Лап ланд ни. После обработки данных экспедиций, руководитель северной, геодезист Пьер-Луи Мопертюи, объявил, что Ньютон прав: Земля сжата у полюсов! Это открытие Мопертюи увековечил Вольтер в… эпиграмме:
Посланец физики, отважный мореход,
Преодолев и горы, и моря.
Влача квадрант средь снега и болот,
Почти что превратившись в лопаря.
Узнал ты после множества потерь.
Что знал Ньютон, не выходя за дверь.
Напрасно Вольтер был столь язвителен: разве наука может существовать без экспериментальных подтверждений её теорий?!
Как бы то ни было, теперь мы точно знаем, что Земля сплюснута у полюсов (если угодно — растянута у экватора). Растянута, впрочем, совсем немного: полярный радиус составляет 6357 км, а экваториальный — 6378 км, всего на 21 км больше.
Похожа на грушу?
Однако можно ли назвать Землю пусть не шаром, но «сплюснутым» шаром, а именно эллипсоидом вращения? Ведь, как мы знаем, рельеф у неё неровный: есть горы, есть и впадины. Кроме того, на неё действуют силы притяжения других небесных тел, в первую очередь Солнца и Луны. Пусть их влияние невелико, но всё-таки Луна способна на несколько метров искривлять форму жидкой оболочки Земли — Мирового океана, — создавая приливы и отливы. Значит — в разных точках радиусы «вращения» разные!
К тому же на севере находится «жидкий» океан, а на юге — «твёрдый» материк, покрытый льдом — Антарктида. Получается, что Земля имеет не совсем правильную форму, напоминает грушу, вытянутую к Северному полюсу. А по большому счёту поверхность её настолько сложна, что вообще не поддаётся строгому математическому описанию. Поэтому для формы Земли учёные предложили особое название — геоид. Геоид является неправильной стереометрической фигурой. Его поверхность приблизительно совпадает с гладью Мирового океана и продолжается на материковой части. Та самая «высота над уровнем моря», которую указывают в атласах и словарях, отсчитывается именно от этой поверхности геоида.
Гео́ид (от др.-греч. γῆ — Земля и др.-греч. εἶδος — вид, буквально — «нечто подобное Земле») — выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой ее точке. Геометрическое тело, отклоняющееся от фигуры вращения Эллипсоид вращения и отражающее свойства потенциала [1] силы тяжести [2] на Земле (вблизи земной поверхности), важное понятие в геодезии.
1. Мировой океан
2. Земной эллипсоид
3. Отвесные линии
4. Тело Земли
5. Геоид
Геоид определяется как эквипотенциальная поверхность земного поля тяжести [3] (уровенная поверхность), приблизительно совпадающая со средним уровнем вод Мирового океана в невозмущённом состоянии и условно продолженная под материками. Отличие реального среднего уровня моря от геоида может достигать 1 м.
По определению эквипотенциальной поверхности, поверхность геоида везде перпендикулярна отвесной линии.
Некоторые авторы обозначают вышеописанное понятие термином не «геоид», а «основная уровенная поверхность», в то время как сам геоид определяется как 3-мерное тело, ограниченное этой поверхностью
Геоид не геоид!
Если быть совсем честными, стоит признаться, что из-за различия температуры в разных точках планеты и солёности океанов и морей, атмосферного давления и прочих факторов поверхность водной глади не совпадает по форме даже с геоидом, а имеет отклонения. Например, на широте Панамского канала разница уровней Тихого и Атлантического океанов составляет 62 см.
На форме Земного шара сказываются и сильные землетрясения. Одно из таких 9-балльных землетрясений произошло 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии, на Суматре. Профессора Миланского университета Роберто Сабадини и Джорджио Далла Виа считают, что оно оставило «шрам» на гравитационном поле планеты, в результате чего геоид существенно прогнулся. Чтобы проверить это предположение, европейцы намерены отправить на орбиту новый спутник GOCE, оснащённый современной высокочувствительной аппаратурой. Надеемся, что вскоре он пришлёт нам точную информацию о том, какую форму имеет Земля сегодня.