Buzz
Eratosthene đã đo chu vi của Trái Đất bằng cách đo chiều dài bóng của cây gậy tại Alexandria và khoảng cách đi bộ từ Alexandria đến Syrene.
Điều này có thể gây ngạc nhiên cho nhiều độc giả của chúng ta, nhưng trong suốt lịch sử, không phải mọi thứ con người học được đều có thể tìm thấy trên Internet.
Trước đó, con người 'lãng phí' thời gian suy nghĩ với sách, và trước khi có sách, tổ tiên chúng ta phải truyền đạt kiến thức bằng lời nói! Với suy nghĩ đó, làm sao ai đó có thể dự đoán chính xác chu vi Trái Đất mà không cần sử dụng máy tính?
Thiên văn học cổ đại là một lĩnh vực khó hiểu, con người chỉ sử dụng những quan sát bằng hình ảnh thay vì sự trợ giúp của các công cụ phức tạp. Ngay cả khi họ có năng lực trí tuệ để giải quyết một số vấn đề nhất định, nhưng hầu hết các nhà khoa học thời kỳ đầu đều phải đấu tranh giữa những kiến thức khoa học với các quy ước xã hội và tôn giáo.
Ý tưởng về Trái Đất hình cầu xuất hiện trong triết học Hy Lạp từ Pythagoras vào thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên và bị chế nhạo vì cho đến lúc đó, Trái Đất vẫn được coi là hoàn toàn phẳng! Sau đó, Aristotle đã cung cấp bằng chứng về hình cầu của Trái Đất trên cơ sở thực nghiệm vào năm 330 trước Công nguyên.
Vấn đề xác định chu vi Trái Đất không thực sự quan trọng nếu Trái Đất phẳng, nhưng khi nhận thức về hình dạng thực tế của Trái Đất ngày càng rõ ràng, sự cần thiết của việc biết chính xác kích thước của hành tinh chúng ta trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Và vào thời điểm đó, việc nhận diện các mẫu hình trở thành công cụ không thể thiếu cho các nhà thiên văn.
Ý tưởng về Trái Đất hình cầu đã được Pythagoras đề xuất vào khoảng năm 500 trước Công nguyên và đã được Aristotle xác nhận một vài thế kỷ sau đó. Nếu Trái Đất thực sự là một hình cầu, Eratosthenes đã sử dụng quan sát của mình để ước lượng chu vi của hành tinh toàn diện này.
Eratosthenes, một nhà toán học người Hy Lạp và cũng là thủ thư trưởng tại Thư viện Alexandria, được công nhận trong lịch sử vì đã đưa ra định nghĩa của môn địa lý. Phương pháp mà ông áp dụng để xác định kích thước của Trái Đất là một ví dụ điển hình cho sự kết hợp tinh tế của hình học đơn giản trong việc giải quyết vấn đề phức tạp.
Điều đáng ngạc nhiên hơn cả là việc tính toán kỳ diệu này chỉ mất một thời gian ngắn đối với Eratosthenes, bởi vì tất cả các phép tính của ông đều có thể thực hiện bằng cách sử dụng lượng giác cơ bản.
Eratosthenes nhận biết rằng vào ngày Hạ chí, Mặt Trời sẽ ở trực góc so với thị trấn Syrene, miền nam Ai Cập. Vì vậy, một cái giếng tại đó sẽ không có bóng vào đáy của nó. Ông cũng hiểu rằng thành phố quê hương của mình, Alexandria, nằm cách xa về phía bắc so với Syrene, và khoảng cách chính xác giữa hai thành phố này có thể dễ dàng xác định được.
Sau đó, ông đo chiều dài của một cây gậy gọi là 'gnomon' và đặt nó xuống đất tại Alexandria. Khi ánh sáng Mặt Trời chiếu vào gnomon, nó tạo ra một cái bóng. Do Mặt Trời chiếu thẳng vào Syrene, nó sẽ tạo ra một góc nghiêng nếu nhìn từ Alexandria. Vì vậy, bóng của cây gậy có thể được quan sát tại Alexandria.
Chiều dài của bóng và chiều dài thực của cây gậy cho phép Eratosthenes tính toán góc nghiêng của Mặt Trời. Quá trình này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng tan nghịch của tỷ lệ giữa chiều dài của bóng và chiều dài của cây gậy.
Góc A như được minh họa trong hình, là góc giữa tâm Trái Đất và khoảng cách giữa hai thành phố. Giá trị góc này được xác định là khoảng 7,2 độ.
Eratosthenes hiện đã có góc dự kiến và khoảng cách thực tế giữa Syrene và Alexandria, từ đó ông có thể tính toán tổng chu vi của Trái Đất.
Theo nghiên cứu hiện đại, chu vi xích đạo của Trái Đất được ước tính là khoảng 40.075 km, trong khi chu vi kinh độ là 40.008 km. Trong trường hợp của một quả cầu hoàn hảo, chu vi sẽ là 40.030 km.
Khoảng cách giữa Alexandria và Syrene = D km
Góc giữa chúng với tâm Trái Đất = 7,2 độ
Tổng góc của một vòng tròn = 360 độ
Tổng chu vi của Trái Đất= ((360/7,2) x D ) km
Trong thời Hy Lạp, đơn vị phổ biến để đo lường là stadia (đơn vị được tính dựa trên kích thước của một sân vận động). Các nhà sử học vẫn chưa biết chính xác chiều dài của một sân vận động vào thời kỳ đó, nhưng ước tính phổ biến cho rằng nó khoảng 160 mét. Eratosthenes ước tính chu vi là 252.000 stadia, tương đương khoảng 40.074 km.
Thực sự đáng kinh ngạc... chu vi theo kinh độ thực của Trái Đất chỉ thấp hơn ước tính này 66 km! Trái Đất không hoàn toàn hình cầu và hai thành phố không nằm trên cùng một vĩ độ. Mặc dù có một số sai số nhỏ trong tính toán, nhưng phương pháp cổ điển này đã đưa ra câu trả lời với sai số chỉ 0,16%, một con số đáng kinh ngạc!
Tham khảo: Scienceabc
