如何用乐高测量地球半径,如何用乐高测量地球半径,如何用乐高测量地球半径

俄亥俄州

只要两个一模一样的乐高小装置、一个手机和一个朋友,你就能在地球上的任何地方测出地球半径。这个方法来自公元前的埃拉托色尼,如今用乐高也能做。

如何用乐高测量地球半径

两千多年前,人类早就知道地球是圆的。向南走会看到全新的星座。远处驶来的船只先露出桅杆再露出船身。月食时落在月亮上的地影是圆形。这些都说明地球不是一块平板。

公元前240年左右,希腊数学家埃拉托色尼在埃及亚历山大城提出了一个极聪明的办法,用简单的几何就算出了地球的大小。他没有任何高科技工具,却让地球的半径变成了可计算的数字。现在,我们用乐高积木就能复刻这个实验。

当时他知道,在盛夏的正午,太阳直射赛恩城的一口竖井,井内没有影子。这说明太阳正好在头顶。而同一时间,亚历山大城的地上立杆却能投下影子。这意味着两地的太阳高度角不同,也就说明地面有弧度。

为了求地球大小,他只需要两个数字。一是亚历山大城的影子角度,约为七点二度。为了更一般,我们记成角度θ。二是两城之间的距离,也就是地球表面的弧长s。古人可能是靠步测、商队或道路里程来估算,最终得到五千斯塔迪亚,大约八百公里。然后用简单的比例关系,算出地球半径R。他的结果误差不到百分之一。

这个古老的测量今天依然适用,而且任何地方都能做。你需要三件东西,朋友、手机、乐高积木。你和朋友先搭两个高度完全一样的乐高小塔,然后让朋友开车离你够远。距离越远越好,不过至少一百公里比较合适。

接下来,你们在相同时间测出各自的影子角度。埃拉托色尼在赛恩得到的是零度,因此角度差就是亚历山大的影子角度。我们现在用乐高塔,各自算出影子角度,再取二者的差值,就能得到两地之间的“地球夹角”。

为什么一定要用乐高。因为乐高积木尺寸标准,堆十块和你堆十块高度一样,方便测量,也几乎不需要尺子。

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