有关现代定义和测量值,请参见地球半径。
Eratosthenes确定地球周长的方法,阳光显示为两条射线在埃及的两个位置撞击地面 - Syene(Aswan)和Alexandria 。
地球的周长是地球周围的距离。围绕赤道测量,为40,075.017 km(24,901.461 mi)。经过两极的测量,周长为40,007.863公里(24,859.734英里)。
从远古时代开始,对地球周长的测量对航行至关重要。第一个已知的科学测量和计算是通过Eratosthenes进行的,通过比较两个地方的中午太阳的高度相距已知的北方距离。他在计算中取得了很高的精度。将地球视为一个球体,其周长将是其最重要的测量。地球偏离球形约0.3%,其特征是变平。
在现代,地球的周长被用来定义长度测量的基本单位:17世纪的航海英里和十八世纪的仪表。地球的极性圆周非常接近21,600海里,因为航海英里的目的是表达一分钟的纬度(请参阅子午线弧),这是极地圆周的21,600个分区(即60分钟×360度)。极地周长也接近40,000公里,因为该仪表最初定义为从极点到赤道(四分之一子午线)的弧线中的一千万(即,公里为十千)。从那以后,测量周长的准确性有所提高,但是每个度量单位的物理长度仍然接近当时确定的物理长度,因此地球的周长不再以米或航海英里为单位。
历史
另请参见:地球,球形地球的历史§历史,地球半径§历史和子午线§历史
Posidonius
主要文章: Posidonius§地球的圆周
Posidonius通过参考恒星卡诺普斯的位置来计算地球的周长。正如Cleomedes所解释的那样,Posidonius观察到了Canopus,但从未超过罗德的地平线,而在亚历山大,他看到了它的上升 在地平线上方的7 + 1⁄2度(两个地区纬度之间的子午线实际上为5度14分钟)。由于他认为罗得山脉是亚历山大北部的5,000个体育场,而恒星高程的差异表明两个地区之间的距离是圈子的1/48,因此他乘以5,000乘48乘48,到达240,000个体育场,为周长带来了240,000个体育场。地球。人们普遍认为,Posidonius使用的体育场几乎完全是现代法规英里的1/10。因此,Posidonius对240,000个体育馆的量度转化为24,000英里(39,000公里),不足24,901英里(40,074公里)的实际周长。 Strabo指出,Rhodes和Alexandria之间的距离为3,750个体育场,并报告了Posidonius对地球周长的估计值为180,000 Stadia或18,000 Mi(29,000公里)。普林尼(Pliny)长者在他的消息来源中提到了波西多尼乌斯(Posidonius),并且没有命名他,就报告了他估计地球圆周的方法。但是,他指出, Hipparchus在Eratosthenes的估计中增加了约26,000个体育场。 Strabo提供的较小价值以及希腊和罗马体育场的不同长度围绕Posidonius的结果持续了混乱。托勒密使用Posidonius的较低价值为180,000层(约33%太低),在他的地理学中的周长。这是克里斯托弗·哥伦布(Christopher Columbus)使用的数量,以低估到印度的距离为70,000层。
Eratosthenes
插图显示了全球一部分,显示了非洲大陆的一部分。阳光显示为两条射线,在Syene和Alexandria撞击地球。在亚历山大(Alexandria)中显示了太阳束和戈诺蒙(垂直棒)的角度,这使伊拉托氏菌对地球圆周的估计值。
地球周长的度量是伊拉特索内斯(Eratosthenes)获得的结果中最著名的,他估计子午线的长度为252,000个体育场,其实际值在-2.4%和+0.8%之间存在误差(假设体育场值是值在155至160米之间;
伊拉特森氏菌(Eratosthenes)在一本书中描述了他的技术,该书题为《地球衡量标准》 ,但尚未保存。保留的是Cleomedes所描述的简化版本,以普及该发现。 Cleomedes邀请他的读者考虑两个埃及城市Alexandria和Syene (Modern Assuan ):
Cleomedes认为Syene和Alexandria之间的距离为5,000个体育场(这一数字是由专业保险家Mensores Regii每年检查的)。
他假设简化(但不正确)的假设是Syene精确地属于癌症的热带,并说在夏至的当地中午,太阳直接在头顶。 Syene实际上是在热带地区的北部,其程度少于一定程度。
他假设简化(但不正确)的假设是Syene和Alexandria在同一子午线上。 Syene实际上是亚历山大以东的经度约3度。
根据Cleomedes在天体的圆形运动上,大约公元前240年,Eratosthenes计算了托勒密埃及中地球的周长。他使用称为gnomon的垂直杆,在先前的假设下,他知道,在夏至的当地中午在Syene的夏至(现代阿斯旺,埃及),太阳直接在头顶上方,因为Gnomon没有抛弃阴影。此外,当时在Syene望着深处的人的阴影阻止了水上太阳的反射。然后,埃拉塔森(Eratosthenes)通过测量地面上另一名gnomon阴影的长度来测量亚历山大中午的太阳高度。用杆的长度和阴影的长度,作为三角形的腿,他计算了太阳的射线角度。该角度约为7°,或圆的周长1/50;他假设地球是完全球形的,他得出结论,它的周长是亚历山大到Syene(5,000个体育馆,每年被检查的数字)的50倍,即250,000个体育馆。根据他是使用“奥林匹克体育场”(176.4 m)还是意大利街(184.8 m),这将意味着周长为44,100 km(误差10%)还是46,100 km,误差为15%。 LV Firsov甚至提出了157.7米的体育价值,这将提供更好的精度,但由于计算错误和错误的假设而困扰。 2012年,Anthony Abreu Mora用更准确的数据重复了Eratosthenes的计算。结果是40,074 km,与当前接受的极性周长不同66公里(0.16%)。
根据Cleomedes的简化版本的量度,基于Syene在癌症的热带和亚历山大的同一子午线上的近似值
正如同一cleomedes所述,伊拉托氏菌的方法实际上更为复杂,其目的是呈现Eratosthenes书中描述的简化版本。例如,普林尼(Pliny)引用了252,000个体育馆的价值。
该方法是基于专业保险家进行的几次调查旅行,其工作是为了衡量埃及领土的范围,以实现与农业和税收有关的目的。此外,Eratosthenes的措施准确对应于252,000个体育馆(根据Pliny的说法)可能是故意的,因为这是一个可以从1到10的所有自然数字分配的数字:一些历史学家认为Eratosthenes从250,000的价值中改变了变化。由Cleomedes撰写为这一新值,以简化计算;另一边的其他科学史学家认为,正如普林尼所说的那样,伊拉特索尼斯基于子午线的长度引入了一个新的长度单位,他写了关于体育场的文章,“根据埃拉托斯尼斯的比例”。
Aryabhata
公元525年左右,印度数学家和天文学家Aryabhata撰写了Aryabhatiya ,其中他计算出地球直径为1,050个Yojanas 。 Aryabhata打算打算的Yojana的长度存在争议。一份仔细的读数相当于14,200公里(8,800英里),太大了11%。另一个给出15,360公里(9,540英里),太大了20%。另一个给出13,440公里(8,350英里),太大降5%。
伊斯兰黄金时代
公元830年左右,哈里发Al-Ma'mun委托由Al-Khwarizmi领导的一群穆斯林天文学家,以测量现代叙利亚的Tadmur( Palmyra )到Raqqa的距离。他们计算出地球的周长,占现代价值的15%以内,并且可能更接近。由于中世纪的阿拉伯单元和现代单位之间的转换不确定性,但无论如何,无论如何,方法和工具的技术局限性都不会比5%更高的准确性。
图显示了Al-Biruni如何通过从已知高度处的一个点测量地平线的倾角来计算地球周长。
Al-Biruni的法典Masudicus (1037)提供了一种更方便的估计方法。与他的前任相反,他的前任通过同时从两个位置看到太阳来测量地球的圆周, Al-Biruni基于平原和山顶之间的角度开发了一种使用三角计算的新方法,这使它成为可能使它成为可能。可以通过一个位置的单个人来衡量。从山顶上,他看到了倾角,与山的高度(他事先确定)一起,他申请了罪恶公式的律法。这是最早已知的倾角使用,也是对罪行定律的最早使用。但是,由于技术局限性,该方法无法提供比以前的方法更准确的结果,因此Al-Biruni接受了Al-Ma'mun Expedition在上一个世纪计算出的价值。
哥伦布的错误
克里斯托弗·哥伦布(Christopher Columbus)在伊拉特索尼斯(Eratosthenes)死后1,700年,研究了埃拉托森(Eratosthenes)写的关于地球大小的文章。然而,根据托斯卡内利(Toscanelli)的地图,他选择相信地球的围比25%。相反,如果哥伦布接受了埃拉托瑟尼斯的更大价值,他会知道他登陆的地方不是亚洲,而是一个新世界。
在定义测量单位的历史用途
主要文章:仪表的历史§子午定义
更多信息:子午线测量的历史,地球半径§历史以及Delambre和Méchain的弧度测量
1617年,荷兰科学家Willebrord Snellius在24,630 Roman Miles(24,024个法规里程)中评估了地球的周长。大约在那个时候,英国数学家埃德蒙·冈特(Edmund Gunter)改进了导航工具,包括新的象限来确定海上纬度。他认为,纬度线可以用作距离测量单位的基础,并提出了航海英里为一分钟或六分之一(1 / 60 )的纬度。因为一个度是一个圆的1/360 ,所以一分钟的弧线为一个圆的1/21600 ,因此地球的极性圆周将正好为21,600英里。 Gunter使用Snellius的圆周将航海英里定义为6,080英尺,是纬度48度的一分钟弧的长度。
1793年,法国定义了仪表,以使地球的极地周长40,000公里。为了准确衡量这一距离,法国科学院委托让·巴蒂斯特·约瑟夫·德拉姆布雷( Jean Baptiste Joseph Delambre)和皮埃尔·梅链( PierreMéchain通过Dunkerque。第一个原型仪表栏的长度基于这些测量值,但后来确定其长度的长度大约为0.2毫米,这是由于地球变平的估计错误,使原型的原型比原始提议的定义短约0.02%。仪表。无论如何,这一长度成为法国的标准,并被欧洲其他国家逐步采用。这就是为什么地球的极性周长实际上是40,008公里,而不是40,000。
也可以看看
地球半径
球面
海里
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