西方大航海时代有两位家喻户晓的人物,他们是哥伦布和麦哲伦,一位传说中发现了美洲大陆,开启了西方的殖民时代;

一位直接乘船绕着地球转了一圈回到了原地,通过实证的方法证实了地球是个球。

打开网易新闻 查看更多图片

这两次伟大的航海分别发生在15世纪末以及16世纪初,我们一直认为他们非常勇敢,主要是因为我们觉得当时的人们都认为地球是个扁平的圆盘。

没有人敢朝着一个方向前进,尤其是在大海上,如果你走到了世界的边缘,那还不坠入无尽的深渊。

真实的情况是这样吗?其实没有我们想象的这么严重,在哥伦布和麦哲伦航海的时代,虽然普通民众有大部分人坚持地平说,相信自己的直觉和眼睛。

但是在当时的科学公知里基本上已经确立了地圆说的理论。

更重要的是他们两个都相信地球是个球,不然也不会冒险,这是他们敢驾船航行的主要的原因。并不是我们认为的他俩在完全没有把握的情况下,主动乘船去证实大地的形状。

而麦哲伦的船队当时返回起点,其实也在大部分科学家的预料之中,并没有那么神奇。

那么是历史上谁为地园说的理论做出了巨大的贡献。

打开网易新闻 查看更多图片

其中有一个人我们也非常熟悉,他就是亚里士多德,虽然现在看来他当时关于世界的很多本质的说法都是错误的,如世界物质的组成、物质运动的本质以及宇宙观。

但是他一直都认为地球是个球,这一点亚里士多德是正确的。有几个简单的现象就可以证明,驶出港口的船,最先消失的是船体本身,最后才是桅杆,向你驶向的船看到的顺序正好相反;

站得高看得远这句话大家很熟悉,但是这种现象并不适合平坦的大地,只有带有曲率的大地,才会因为你所处的高度影响到你看到地平线的距离;

最后一个例子是,你越是往南走,就会看到你在北半球的天空看不到的深空天体,如:麦哲伦星云只有在南半球可以看到。

平坦的大地不会出现这种情况,而球形大地会因为地平线的遮挡使得我们在北半球和南半球看到完全不一样的星空。

所以说古希腊那一帮子人其实都支持亚里士多德的观点,地球就是个球。只是没有实证而已,麦哲伦就完成了这个壮举。

不过当时的人就算知道了地球是个球,但也不愿相信,因为有一个问题众多学者无法解释,就是地球下面的人不是颠倒了吗?为何不会掉到太空中?

其实除了亚里士多德,比他还要更早证明球形大地的人是埃拉托色尼,时间是公元前的240年。

埃拉托色尼来自古希腊的希勒尼,生活在埃及的亚历山大城,这两个地方其实在地球上的纬度是一样的,所以对于埃拉托色尼来说他的一生中所观察到的太阳、月球、恒星的位置、运动规律基本上都是一样的。

打开网易新闻 查看更多图片

某一天在埃及南部的一个城市来信,信上的内容让埃拉托色尼颇为震惊,信中说塞尼这种城市每到夏至的正午时分阳光会直射进井底,而且不管是啥事物,只要是垂直与地面都看不到影子了;

当然人在太阳底下也没了影子。

埃拉托色尼一辈子还没见过这种情况,因为他之前生活的两个城市,就算到了夏至,太阳并不会达到天顶,任何物体都会留下一个倾斜的影子。

这件事让埃拉托色尼觉得不可思议。

现在我们觉得这其实没啥,不过是因为地球是个球,塞尼城正好处在北回归线上,也就是夏至时太阳直射的纬度,而亚历山大港所处的纬度更高一些,因此夏至的时候太阳稍微靠南边的天空一些。

但是当时的人没有经纬度的概念,更没有球形大地的概念。南部城市塞尼垂直的阳光就让埃拉托色尼产生了兴趣,决定研究一下这是为何。

在来年的夏至中午时分,他就在自己生活的城市亚历山大城的地面上垂直的定下了一根木桩,并且测量了影子最短时候的长度,计算出了太阳光与木桩的夹角为1/50圆周,也就是7.2°。

如果这时塞尼城的物体没有影子,那么只能说明此时塞尼城的阳光与地面垂线的角度是0°。那么为什么会造成这种差异呢?

埃拉托色尼认为,把太阳光看成是平行线,那么一个平坦的大地就不会出现阳光与大地垂线角度存在差异的问题,也就是说平坦大地不管在什么位置看太阳,他都应该和天顶的角度是一样的。

出现角度的差异,正是说明了地球是一个球体。

而亚历山大港和塞尼城之间的这段弧长正好对应了两地之间接收到太阳光角度的差值7.2°。看下图就会明白:

打开网易新闻 查看更多图片

如果测量出两地之间的距离,然后再乘以50,不就等于地球的周长了么。

上面这些简单的数学和几何操作对于埃拉托色尼来说并不复杂,最难的就是如何测量两地之间的距离,因为当时并没有一种很好的、可行的办法。

只能拉一队骆驼队,让骆驼走完全程,然后根据骆驼所花费的时间进行距离估算。结果测量出的距离是5000斯塔迪亚。

所以埃拉托色尼最后算出来的结果就是250000斯塔迪亚。这是多少千米呢?这是一个令科学史学家犯难的问题。

因为我们已经无从考证埃拉托色尼所使用的斯塔迪亚是埃及单位,还是希腊的同名单位,因为这两个单位虽然名字一样,但是对应的换算率并不同。

所以目前认为埃拉托色尼算出的地球周长有两个版本,一个是46620千米和39375千米,分别比现代地球周长值大了16%和小了2%。

这已经是相当准确了,毕竟在计算的过程中不管是两地的距离,还是角度都存在误差,这也是人类历史上可以考证的首次利用定量的方法对地球周长的一次科学测量。

所以说球形大地的这个概念并不是近代人才发现拥有的,而是在古希腊时期的一众学者,在他们心里地球就是个球。

虽然没有实证,但从来没有质疑过。

因此哥伦布和麦哲伦他们驾船出海的时候,心里一点也不会担心自己掉入无尽的深渊,更加担心的是海上艰苦的生活和船员心里在漫长岁月中心理承受能力。