Что измерил эратосфен впервые
Эратосфен и его географические открытия
«Если бы не громадные размеры океана, окружающего нашу ойкумену, можно было бы, плывя на запад, достичь Индии»
Эратосфен
Чтобы совершить гениальное открытие, вовсе необязательно иметь под рукой хитроумные приборы или сверхточные снимки из космоса. Это более 2000 лет назад доказал Эратосфен. Не покидая своей библиотеки, он осуществил по тем временам невозможное — с поразительной точностью рассчитал размеры Земли.
Удивительная история
Древнегреческий мыслитель изучал историю, философию, литературу и множество других дисциплин. Современники посмеивались над ним и считали дилетантом, поскольку, по их мнению, он интересовался всем, но толком не знал ничего. Однако ученого это не смущало. Эратосфен работал в египетской Александрии. Однажды, возвращаясь из своего музея, он повстречал путешественников, идущих из Сиены — города, расположенного южнее Александрии, на Северном тропике (современное название — Асуан). Те поделились с ученым любопытным наблюдением: когда они находились в Сиене (а это был самый длинный день в году), ни один предмет в городе не отбрасывал тень.
Эратосфен не мог оставить сказанное без внимания, поэтому спустя год посетил Сиену и убедился, что путники его не обманули. Он заглянул в глубочайший городской колодец и увидел: солнечные лучи достигают его дна, а также подметил, что светило в данный момент располагалось ровно над головой. В это же время в Александрии оно висело гораздо ниже и абсолютно все предметы, на которые падали лучи, отбрасывали небольшую тень. Такое простое наблюдение натолкнуло Эратосфена на мысль об определении размеров Земли.
Цифры, перевернувшие сознание
В Сиене предметы не отбрасывали тени, то есть угол между ними и солнечным лучом составлял 0°. В Александрии же обелиск рядом со зданием, где трудился Эратосфен, тень давал. Измерив высоту столба и длину тени, ученый по правилу треугольника рассчитал протяженность линии, которая соединяла вершину обелиска и конец тени.
Затем с помощью известных тогда правил геометрии он вычислил угол отклонения обелиска от солнечного луча — получилось 7,2°. Это означало, что Александрия отстоит от Сиены по земной окружности (равной 360°) на такое же количество градусов. Угол в 7,2° — приблизительно 1/50 часть окружности. Расстояние между Александрией и Сиеной Эратосфену было хорошо известно: его неоднократно преодолевали путники на верблюдах и знали, что оно составляет около 500 стадий (стадия соответствует примерно 160 м). Умножив 500 на 50, ученый определил длину окружности Земли — около 250 тыс. стадий.
Гораздо позже с помощью точных приборов было определено, что длина окружности Земли, или экватора, составляет 40 075 км. То есть Эратосфен оказался одаренным ученым, а не дилетантом. Не пользуясь ничем, кроме смекалки и логики, он невероятно точно вычислил размеры земного шара.
Суша размером с ладонь
Эратосфен первым высказал предположение, что если плыть от берегов Иберии (современной Испании) на запад, то можно достичь Индии.
Однако позже эта мысль показалась ученому безумной: он был убежден, что никто и никогда подобного не сделает, ибо «громадные размеры океана, окружающего нашу ойкумену, не позволят», — и ошибся. Его утверждение через множество столетий заставило задуматься Христофора Колумба, который бросил все и отправился на поиски Индии западным путем.
Рассуждения о том, что представляет собой Земля, населенная людьми, Эратосфен подкрепил географической картой. Мир у ученого получился крохотным. В нем не было привычных нам Америки и Австралии. Эратосфен даже не мог предположить, что эти земли откроют лишь спустя 1,5 тыс. лет! Зато он весьма точно изобразил берега Средиземного моря, Персию, Скифию, чего до него никто никогда не делал. Кроме того, Эратосфен расчертил карту чем-то похожим на параллели и меридианы, а также показал контуры материков, обозначил горные хребты, реки, города и другие объекты.
Греческий ученый Эратосфен Киренский впервые в мире вычислил радиус Земли
Эскперимент Эратоcфена Киренского
Эратосфен Киренский (276 год до н.э.— 194 год до н.э.) — греческий математик, астроном, географ и поэт. С раннего возраста он жил в Александрии, здесь он и получил образование под руководством своего учёного земляка Каллимаха, стоявшего во главе александрийской библиотеки.
Неудовлетворенный познаниями, приобретёнными в Александрии, Эратосфен отправился в Афины, где так тесно сблизился со школой Платона, что обыкновенно называл себя платоником. Результатом изучения наук в этих обоих центрах древнегреческого просвещения была очень разносторонняя, почти энциклопедическая эрудиция Эратосфена; он писал, кроме сочинений по математике, астрономии, геодезии, географии и хронологии, ещё трактаты «о добре и зле», о комедии и др.
Царь Птолемей III Эвергет тотчас же после смерти Каллимаха вызвал Эратосфена из Афин и поручил ему заведование великой Александрийской библиотекой. Эрастофен — автор многих трудов по математике, астрономии, геодезии, географии.
Один из интересных фактов жизни Эратосфена – вычисление радиуса Земли.
Древние египтяне заметили, что во время летнего солнцестояния Солнце освещает дно глубоких колодцев в Сиене (ныне Асуан), а в Александрии — нет. Эратосфен использовал этот факт для измерения окружности и радиуса Земли.
В день летнего солнцестояния в Александрии 19 июня 240 года до н.э. он применил скафис (чашу с длинной иглой), при помощи которого можно было определить под каким углом Солнце находится на небе.
Неизвестно каким стадием пользовался Эратосфен. Если греческим (178 метров), то его радиус земли равнялся 7082 км, если египетским (172,5 метра), то 6287 км. Современные измерения дают для усреднённого радиуса Земли величину 6371 км.
В любом случае, точность измерения для тех времён просто удивительная!
Как греки Землю измеряли
Пост про расчеты расстояния до Солнца подтолкнул к другому тексту – о вычислении расстояния до Луны (поскольку эта цифра использовалась Аристархом в расчетах, возник вопрос, а откуда он ее взял). Но уже в комментариях ко второму тексту прозвучал следующий вопрос – «А теперь можно про радиус Земли подробнее?»
Спрашивали – отвечаем. Ну и чтобы «два раза не вставать», начну даже не с радиуса, а с того, как греки пришли к выводу, что Земля имеет форму шара, а не диска или сундука (как утверждал позже ученый византиец Козьма Индикоплов).
Этим вопросом озаботились именно греки, в более древних цивилизациях (Вавилон, Египет) небо изучали, и довольно тщательно, пытались предсказать движение небесных тел, а вот вопросом формы Земли не заморачивались.
Трудно сказать, кто из греков первым озвучил идею о том, что Земля – это шар, наиболее распространена версия, что Пифагор. Но самый старый письменный трактат с этим утверждением, дошедший до нас («О движущейся сфере»), принадлежит другому математику – Автолику из Питаны, родившемуся лет на двести позже Пифагора. Правда, это вообще, самый старый античный математический трактат, дошедший до нас. И уже в нем Землю называют сферой. Но там это было подано как некая данность, т.е. Автолик был не первым, кто озвучил эту идею.
А затем его современник, великий Аристотель в трактате «О небе» подробно обосновал это утверждение. В основном объяснения были философского характера (сферическая Земля – неуничтожимый центр космоса и т.п.). Но был и ряд вполне конкретных доказательств. Прежде всего – результаты наблюдений за лунными затмениями: у них всегда бывает дугообразная ограничивающая линия. «Раз Луна затмевается потому, что её заслоняет Земля, то причина такой формы – окружность Земли, и Земля шарообразна», — делает вывод Аристотель.
Еще более интересный вывод сделал он из наблюдений за звездами. Для начала философ отметил, что в Египте и в Македонии имеются заметные наблюдателю различия в расположении звезд. И вывел: «Из этого ясно не только то, что Земля круглой формы, но и то, что эта сфера невелика: иначе столь незначительные перемещения не вызывали бы столь быстрых изменений».
Ну а дальше, поскольку с формой Земли образованная часть греков определилась, равно как и с тем, что размеры ее не так уж велики, напрашивался следующий шаг – измерить Землю.
Перед тем как перейдем к процессу и его результатам, отмечу один нюанс. Мерили греки, как я уже говорил в стадиях, а нюанс в том, что это сейчас километр он и в Африке километр. А тогда системы СИ не было. Всякий стадий составляет 100 пар шагов или 600 ступней, но шаги и ступни в разных системах мер могли несколько различаться: было несколько вариантов стадиев, от 172 до 185 метров (а еще вавилонский вариант стадия, но он нам здесь не интересен). Часто приходится гадать, каким стадием пользовался тот или иной автор. Поэтому, когда мы переводим результаты в привычные километры, то, конечно, рискуем ошибаться. Но – в пределах 6-7%. Для астрономии немало, для истории вопроса – терпимо.
Теперь собственно о том, как греки Землю измеряли. Известны два исследования, проделанных с этой целью. Первое осуществил Эратосфен в III веке до нашей эры, второе – Посидоний сто с небольшим лет спустя. В обоих случаях греки применили схожий подход, разница была в деталях. Смысл его в следующем: и Солнце, и звезды доступны одновременному наблюдению в разных местах на Земле, но поскольку расстояние до них явно во много раз больше размеров самой Земли, все лучи света, приходящие от них к нам мы можем считать параллельными.
Эратосфен измерил высоту Солнца над горизонтом в полдень летнего солнцестояния в Александрии и в Сиене (Асуане). Почему там? А еще до него, древние египтяне заметили, что во время летнего солнцестояния Солнце освещает дно глубоких колодцев в Сиене (ныне Асуан), а в Александрии – нет. Будь Земля плоской, рассуждал Эратосфен, этого не могло бы быть (мы помним – лучи параллельны), но она круглая, т.е. искривлена. А Сиена и Александрия находятся на одном меридиане (считал он) на расстоянии 5000 стадиев друг от друга. Значит, стены в Александрии наклонены под некоторым углом по отношению к стенам в Сиене, поэтому в полдень солнцестояния они продолжают отбрасывать некоторую тень.
Эратосфен измерил тень от одного александрийского обелиска, зная также его высоту, он «построил треугольник из обелиска и его тени» и вычислил, что угол отклонения обелиска от солнечного луча составляет чуть больше 7 градусов. Это означало, что Александрия отстоит по земной окружности от Сиены на 7 градусов. Такой угол – 1/50 часть окружности и одновременно упомянутые 5000 стадиев. Значит общая длина окружности 250 000 стадиев, заключил Эратосфен. А рассчитывать радиус, зная длину окружности, греки умели.
Сегодня мы знаем, что расчеты Эратосфена имели ряд серьезных погрешностей: Александрия и Сиена расположены не на одном меридиане, поэтому разница между их параллелями меньше, само это расстояние тоже было измерено приблизительно, со слов караванщиков, да и углы этих городов по направлению к солнечным лучам он измерил с ошибкой. И все же, ему удалось получит результат очень близкий к современным данным (6 371 км). Правда, в зависимости от того, какими стадиями он считал, если греческими, то да, его ответ — 6 916 км, а если стадиями египетских фараонов (дело было в Египте и расстояние могло быть указано в них), то его ответ — 8 397 км — намного больше реального.
Впрочем, Посидоний напутал еще больше. Но он и считал не по тени от Солнца, а по расположению звезды Канопус на небе Александрии и греческого острова Родос, которые разделяли те же 5000 стадий. Но эти точки тоже лежали не на одном меридиане, плюс морские расстояния греки измеряли с гораздо меньшей точностью. В итоге, по его расчетам Земля получилась чуть ли не на треть меньше, чем у Эратосфена.
Да, греки ошибались в расчетах, но главное они сделали – придумали метод, как можно измерить размер Земли, не покидая ее поверхности. Дальше дело было за совершенствованием географических данных и измерительных приборов. Ну а греки не остановились и придумали как рассчитать расстояние до Луны и до Солнца.
Древнегреческий ученый Эратосфен и в чем его вклад в географию: открытия
Содержание:
Эратосфен был греческим экспертом во многих дисциплинах, включая астрономию, географию и математику. Вклад Эратосфена в науку сложно переоценить. Он наиболее известен своим вычислением окружности Земли и изобретением слова «география».
Кратная биография
Родившийся в Кирене, на территории нынешней Ливии, в 276 году до н. э., Эратосфен вырос любознательным и отправился в Афины, чтобы узнать больше об окружающем мире. Он учился в Академии Платона и учился стоицизму у ее основателя Зенона. Он также был сведущ в музыке и поэзии, но наиболее известен своими достижениями в математике и естественных науках.
Он создал алгоритм определения простых чисел, который используется до сих пор. Он до сих пор носит его имя: Решето Эратосфен. Ученый использовал свои математические знания и свое географическое любопытство для проведения своего самого известного эксперимента – определения окружности Земли. Впервые это произошло в 240 году до нашей эры.
Главное открытие Эратосфена
Эратосфен прославился измерением радиуса Земли. Ученый знал, что у колодца в Египте, недалеко от Свенета (по-гречески Сиена и сегодня Асуан), Солнце появилось прямо над головой ровно в полдень. Однако он не был у колодца, когда делал свои расчеты; скорее, он был в Александрии, где служил главой Великой библиотеки. Он измерил угол возвышения Солнца в полдень в Александрии и получил результат 1/50 к югу от зенита. Александрия находилась к северу от Свенета, и Эратосфен подсчитал, что расстояние между этими двумя местами составляло 1/50 длины окружности, или 1/50 360 градусов, или 7 градусов и 12 минут.
Используя расстояние между двумя городами в 5 000 стадиев (расстояние, известное многим, кто путешествовал между двумя городами), он затем умножил эту цифру, 5000, на 50 (360 делится на 7,12) и получил 250 000 стадиев. Стадион в Древней Греции считался эквивалентом 600 футов сегодня, поэтому 250 000 стадиев равнялись 150 миллионам футов. Такова была оценка Эратосфеном окружности Земли.
Реальное расстояние составляет 24 859 миль, или 131 259 849 футов. Эратосфен не так уж сильно ошибался, и у него не было тех причудливых инструментов, которыми сегодня располагают географы.
Другие открытия Эратосфена
Другие его географические достижения включают в себя достаточно точные измерения наклона земной оси, расстояния от Земли до Луны и расстояния от Земли до Солнца.
Он был первым, кто придумал слово «география», использовав его в ныне утраченной работе под названием «Географика». В этой работе, содержание которой известно из его сохранившихся книг, Эратосфен разделил планету на климатические зоны и использовал перекрестные линии сетки на картах Земли. Она также получила название «Карта Эратосфена». Географика также содержала названия и местоположения 400 городов.
Эратосфен написал другие книги, в том числе:
Он также, по сути, изобрел високосный день и год, используя предсказания о движении планет. Многие достижения Эратосфена стали нам известны из его книг, которые сохранились до наших дней и бережно хранятся в мировых музеях.
Эратосфен биография и вклад в географию, математику и другие науки
Он жил в Афинах, пока Птолемей Эвергетес, царь Египта, не поручил Эратосфену руководство Александрийской библиотекой, которая стала важнейшим центром знаний в этом регионе..
Он назывался Pentathlos, титул, который был дан тем, кто был победителем в пяти тестах Олимпийских игр, потому что он был посвящен развитию всех областей знаний..
Он создал метод, который был крещен как экран Эратосфена, по которому он вычислял простые числа. Он также пытался определить наклон эклиптики.
Для расчета окружности земли Эратосфен использовал метод, который использовался до нашего времени, это для измерения меридиана. Исправлено измерение окружности на 252 000 стадионов, что эквивалентно 39 691 километру.
Изучая Землю, Эратосфен известен как «отец географии». Он опубликовал книгу, которую назвал Geographika, именно там он впервые ввел термин география. В тексте он описал обитаемую землю и людей, которые жили на ней.
Он не использовал мифологические описания, которые были распространены в то время, но полагался на военные тексты, чтобы сделать свою работу.
Он также составил таблицу с хронологией египетских царей Фив, написал о завоеваниях Александра Македонского и сделал описание Греции в то время. За свой вклад в философию Эратосфен был назван вторым Платоном.
Эратосфен был любителем театра и написал серию из двенадцати книг, которые он назвал Древняя комедия. Точно так же он писал стихи и в его предметах были истории созвездий.
биография
Первые годы
Эратосфен родился примерно в 276 г. до н.э. в Кирене, греческом городе, расположенном в Северной Африке, на территории, которая сейчас является территорией Ливии. Он был сыном Аглауса, о котором не ведется никаких исторических записей, поэтому считается, что он не был из важной семьи в то время.
Несмотря на то, что Эратосфен не имел выдающегося происхождения, он приехал из города, который получил признание людей, которые родились в нем. Кирена была основана греками Теры до 600 г. до н.э. и процветала как независимый город до прихода эллинской эры..
Кирена была поглощена Птолемейской монархией Египта, которая управляла Александрией, культурным и торговым центром Средиземноморья. Был большой книжный магазин, музей и школа повышения квалификации.
Эратосфен пошел по стопам других ученых в своем городе и обучался у Лисании, эксперта по грамматике. Несмотря на то, что в греческие времена молодые люди из богатых семей имели больший доступ к образованию, для мужчин существовали академии.
Дети с семи лет обучались таким предметам, как литература, спорт и музыка. Считается, что Эратосфен также мог быть учеником Каллимах.
Афины
Основным интересом Эратосфена к юности была философия, и это призвание привело его в Афины в возрасте 15 лет. Там он оставался примерно 25 лет. Затем он подготовил и приобрел известность как академический.
В Афинах он нашел так много философов, что он был поражен и поражен. Сначала он учился у Зенона в школе стоиков. Также с одним из его учеников, Аристоном де Хиосом, из которого он написал биографию. Но он не нашел в них стиля, который ему нравился.
Затем он присоединился к платоникам как ученик Арцесилао. Именно тогда Эратосфен создал произведение под названием Platonicus, в которой, следуя методу Платона, он исследовал математические и космологические темы. В то время он также написал Пери Агатōн кай какōN, текст, который был потерян.
После этих переживаний он разочаровался в философии и решил посвятить себя поэзии. Так началась слава Эратосфена, так как в своей новой области он добился признания, которого хотел.
Тексты не сохранились от его первых произведений в качестве поэта; однако некоторые имена передавались потомкам в цитатах других греков. Гермес это была одна из его работ, в которой он обратился к жизни бога, а другой взял по имени Эригона.
Александрия
Считается, что именно слава Эратосфена как поэта привлекла внимание Эвергетеса Птолемея III, который призвал его в Александрию, чтобы он занялся репетиторством своего сына, а также предложил ему должность директора городской библиотеки..
Птолемей III был тронут не только интересом к работе Эратосфена, но и политическими соображениями. Город Кирена прошел независимый период Египта до брака между Птоломео III и Беренис, дочерью Магаса, губернатора этого города.
В поисках защиты своего недавно восстановленного домена Птолемей III видел, как хорошо удовлетворить жителей Кирены, предлагая Эратосфену такую же должность, как глава великой Александрийской библиотеки..
В период, когда Эратосфен руководил Александрийской библиотекой, в ней были достигнуты большие успехи. Приобретенные произведения, такие как великие драмы Эсхила и Еврипида. Они также расширили исследования в Софокла.
В эту эпоху Эратосфен воспользовался своим положением и доступом к информации, которую ему пришлось изучать по самым разным предметам. Однако он никогда не хотел специализироваться на одном предмете, поэтому некоторые упрекали его.
смерть
Эратосфен умер в Александрии, около 194 г. до н.э., когда ему было 82 года. Некоторое время назад он ослеп в результате катаракты и, как полагают, совершил самоубийство от голода.
Несмотря на его большой вклад в науку, его работа не была воспроизведена многими другими, по-видимому, потому что у него не было достаточно студентов, чтобы передать свои открытия и теории.
Тем не менее, его вклад в изучение земли дал ему титул отца географии. В течение своей жизни Эратосфен был любителем знаний во всех областях.
работы
Измерения земли
Эратосфен знал, благодаря чтению, которое он сделал в Александрии, что во время летнего солнцестояния в Сиене в полдень солнце было над его головой. Затем он измерил угол возвышения в тот же период и в то же время в Александрии с помощью гномона..
Он также измерил длину тени на земле. По этим данным (длина тени и длина палки) Эратосфен рассчитал угол солнечных лучей в 1/50 окружности. Тем не менее, он предположил, что Сиена была права над тропиком Рака, и этот факт был неверным.
Другие вещи, о которых думал Эратосфен, но это оказалось не так: тот факт, что земля является идеальной сферой, что Александрия находится к северу от Сиены, и что солнечные лучи совершенно параллельны.
Среди архивов, которые были доступны Эратосфену, было указано, что расстояние между Сиеной и Александрией составляло 5000 стадионов. Установлено значение каждого градуса в 700 стадионах и общая окружность 252 000, что соответствует 39 691 километру, потому что стадион было сложно определить. В настоящее время известно, что экваториальный диаметр составляет 40 075 километров..
Христофор Колумб был одним из тех, кто изучал творчество Эратосфена. Несмотря на это, он верил не в эти проекции, а в те из Тосканелли, которые утверждали, что Земля была на треть меньше. Вот почему он думал, что приедет в Азию во время своего путешествия, и не понимал, что новый континент прибыл..
география
В вашей работе Geographika, Эратосфен описал и нанес на карту известные территории. Там он впервые ввел термин «география» и использовал свои открытия с точки зрения размера и формы земли, чтобы представить ее..
Эратосфен объединил и организовал в этой работе различную информацию, которую он нашел в Александрийской библиотеке. Разделил землю на 5 климатических зон: ледяные столбы, под ними две умеренные зоны и в центре тропический пояс, граничащий с экватором..
С помощью параллелей и меридианов Эратосфен обнаружил известные страны и города. Кроме того, он рассчитал приблизительные расстояния между ними. В этой работе появилось более 400 мест, но она была потеряна, за исключением упоминаний историков того времени.
Geographika У него было 3 тома. В первом Эратосфен подошел к предыдущим теориям и собрал имеющуюся информацию в библиотеке. Во втором он показал свои исследования об измерениях Земли, а последний был посвящен политической географии..
Другим его большим вкладом в географию было исследование и карта, которую он сделал по маршруту реки Нил из Хартума, в который он включил эфиопские притоки. Он был первым, кто подтвердил, что проливные дожди в верховьях могут объяснить наводнения в нижней части потока..
математическая
Он создал алгоритм для поиска простых чисел, известный как Экран Эратосфена. Этот метод состоял в создании таблицы с натуральными числами от 2 до желаемого количества. Тогда номера, которые не являются двоюродными братьями, отбрасываются.
Он начинается с 2, и все числа, кратные этому первому числу, перечеркнуты, затем то же самое делается со следующим числом, которое не перечеркнуто и т. Д..
Эратосфен также нашел решение так называемой проблемы Делиана или дублирования куба. Он создал прибор под названием mesolabio, своего рода счет для измерений и пропорций, который он посвятил королю Птолемею III.
Аристотель был другом Эратосфена и участвовал в математических расчетах для создания мезолабия. Он также посвятил Эратосфен Метод.
Посвящение Птолемею III
Надпись, которую Эратосфен сделал в мезолабии, которую он дал Птолемею III, гласила:
«Это у вас под рукой, друг мой, если из маленького кубика вы получите двойное или это преобразование в любую другую твердую фигуру, а также если вы будете измерять ограждение, силос или вогнутую полость скважины, когда вы принимаете совпадения значит между крайними пределами в рамках двойных правил «.
Затем он продолжил: «И не пытайтесь понять замысловатые задачи цилиндров Arquitas или тройных порезов конуса Менекмо или того, что в его строках описывает кривую фигуры божественного Евдокса, потому что в этих планшетах вы легко найдете тысячи чулок, даже начиная с плохое начало.
Наконец он написал: «Счастливый отец, Птолемей, потому что со своим сыном вы наслаждаетесь возрастом! Все, что угодно музам и королям, которые ты сам дал своему сыну. И что дальше, Уранио Зевс, пусть скипетр выведет тебя из твоей руки. Так происходит и видя жертву, которую кто-то говорит: это работа Киратского Эратосфена «.
Другие вклады
Его прозвали бета другими греками своего времени, со ссылкой на вторую букву алфавита. При этом они делали вид, что говорят, что Эратосфен был вторым лучшим во всех областях, так как он никогда не хотел специализироваться на каких-либо.
Эратосфен также интересовался историей и создал хронологию мира от места Трои до его времени, взяв в качестве ссылок даты, которые появились в литературе и в политических произведениях.
публикации
Из произведений Эратосфена ссылки сохранились благодаря другим авторам, так как Александрийская библиотека была утрачена, практически утрачена вся его работа..
— Арсиноя (биография королевы Арсинои, жены и сестры Птолемея IV).