Про те, що Земля — куля, знали ще давньогрецькі філософи. Щобільше, вони навіть проводили експерименти, за результатами яких змогли більш-менш точно визначити її радіус. Але як їм це вдалося? Розберемося із цим разом!
Земля — це куля
Над тими, хто зараз стверджує, що Земля насправді плоска, заведено кепкувати. Причому ті самі люди, які так роблять, часто впевнені, що в минулому про те, що Земля — куля, ніхто не знав. Насправді ж ідея, що вона має форму сфери добре була відома освіченим людям ще до того, як Миколай Коперник описав у своїй книзі розрахунки руху планет, засновані на геліоцентричній системі світу.
Щобільше, кулеподібність Землі була відома жителям стародавньої Еллади ще до нашої ери. Самі античні автори називають її автором Піфагора, хоча ніяких конкретних доказів цього з його праць не має.
Формально першим автором, в роботах якого присутня й сама ідея, що Земля має форму кулі, і її докази, є Арістотель, який жив у 384–322 рр. до н.е. У нього одним з головних аргументів на користь кулеподібності Землі є те, що й зараз використовується в інтернет-мемах: тінь від Землі на Місяці під час затемнення завжди кругла. А це можливо тільки в тому випадку, якщо наш світ має сферичну форму.
Також в роботах Арістотеля наводяться спостереження щодо Полярної зорі. Ще тоді було підмічено, що чим далі на північ мандруєш, тим вище вона над головою. А ось рух на схід та захід на її видимість ніяк не впливають. Аналогічна історія із зодіакальними сузір’ями, тільки вони видимі прямо над головою поблизу екватора.
Крім того, добре було відомі чисто земні ознаки сферичності нашого світу. У дуже високих об’єктів, наприклад щогл кораблів, коли вони знаходяться поблизу від обрію, першою зникає саме нижня частина. Це особливо добре видно у спекотну погоду, коли через рефракцію нагрітого повітря їхня верхня частина ніби як висить над поверхнею.
Арістотель супроводжує усі ці побудови першою, достатньо наївною, теорією гравітації, яка не пояснює, що це за сила, але дозволяє зрозуміти, чому предмети з кулі не падають. При цьому вчений сам собі усі ці висновки не приписує, замість цього посилаючись на численних попередників.
У тому, що станом на середину IV ст. до н.е., принаймні у Середземномор’ї, концепція кулеподібності Землі була добре відома, сумніватися не варто. А от щодо того, хто першим зробив таке припущення на основі тих спостережень, які наводить Арістотель, ми, мабуть, ніколи вже не дізнаємося.
Можливо, це дійсно був Піфагор на початку V століття до н.е., можливо — якийсь інший філософ. Можливо навіть це були не стародавні греки, а, наприклад, фінікійські мореплавці, які багато подорожували, чи вавілонські жерці, які мали значний досвід спостережень за зоряним небом.
Не так важливо те, хто до цього додумався першим, як сам факт того, що ідея про сферичність Землі була відома ще за кілька століть до нашої ери. Хоча треба зазначити, що вірному погляду на форму нашої планети довелося достатньо довго співіснувати з альтернативними теоріями, які не обмежувалися однією тільки плоскою формою.
Як дізнатися радіус Землі
Проте, античні вчені не тільки встановили, що Земля має форму кулі, але й змогли приблизно виміряти довжину її окружності, а з неї — і радіус. Першим це зробив філософ, на ім’я Ератосфен. Сам він жив у III столітті до н.е. в Александрії, що в Єгипті. Тобто він вже добре був знайомий із роботами Арістотеля й у сферичності Землі не сумнівався.
Ератосфен дізнався, що у місті Сієнна, яке знаходилося далеко на півдні, є колодязь, дна якого сонячні промені досягають один раз на рік — під час літнього сонцестояння у полудень. У його рідній Александрії навіть у цей день вертикальний стовпчик, що називається гномоном, відкидав тінь, а отже, такого колодязя у ньому бути не могло.
Пояснюється існування сієнського колодязя тим, що місто знаходиться на північному тропіку Землі, й під час літнього сонцестояння його промені падають на поверхню під прямим кутом. З іншого боку, відстань від центру земної кулі до Сієнни являла її радіус. Відстань від центру до Александрії — теж. А кут, на який відкидав тінь гномон в Олександрії під час літнього сонцестояння, дорівнював куту між цими двома радіусами.
Коли Ератосфен виміряв його, то вийшло, що він дорівнює 1/50 кола або ж приблизно 7°. Далі йому знадобилася відстань від Александрії до Сієнни. Її для нього виміряли спеціально найняті землеміри. І вони з’ясували, що ця відстань дорівнює приблизно 5000 стадіям. Звідси неважко підрахувати, що уся окружність Землі становить 250 тис. стадій.
Що це означає? Насправді ми не впевнені, бо греки користувалися кількома різними стадіями, і які з них маються на увазі невідомо. Якщо це італійський стадій у 184,8 м, то окружність Землі складає 44100 км, якщо олімпійський у 176,4 м — то 46100 км. Однак є припущення, що Ератосфен користувався значно меншим стадієм, який дорівнює 157,7 м. Тоді довжина окружності Землі виходить 40074 км, що лише на 66 км більше за справжнє значення. Та й у випадку використання інших значень стадію помилка становить лише 10 та 15 % відповідно.
Після Ератосфена
Після дослідів Ератосфена вчені переважно користувалися його обчисленнями, хоча вони й продовжували співіснувати із геть невірними уявленнями про форму та розміри Землі, поширеними серед менш освічених верств населення.
Однак дехто намагався самостійно визначити розміри нашого світу. Наприклад Посідоній на початку І ст до н.е. розраховував її виходячи з того факту, що зоря Канопус (Альфа Кіля), яка ніколи не підіймалася над обрієм на його рідному Родосі, в Олександрії була добре видима. Він виміряв кут, на який вона підіймається там, який виявився рівним 1/48 окружності. Далі він встановив, що відстань між двома цими місцями становить 5000 стадіїв і далі розрахував, що довжина земної окружності становить 240 тис. ст. Знову ж, незрозуміло, яким стадієм треба користуватися, але більшість дослідників сходяться на думці, що це має бути 39 тис. км, що лише на 5% менше істинного розміру нашої планети.
У 525 році н.е. розміри Землі розрахував індійський математик Аріабгата. На його думку, радіус нашої планети становить 1050 йоджан. Скільки це кілометрів — знову ж спірне питання. Різні оцінки довжини йоджани дають діапазон від 13440 до 15360 км, тобто від 5 до 20% більше, ніж справжнє значення.
У 830 році група мусульманських математиків під керівництвом аль-Хорезмі отримала значення, що на 15% відрізняється від справжнього. А у 1037 році аль-Біруні запропонував метод, який дозволяв розрахувати радіус планети без вимірювання відстані, що складає сотні кілометрів.
Усе що для цього треба — якась гора. Вимірявши її висоту, кут між її найвищою точкою та горизонтом з певної точки, а також відстань від цієї точки до гори, за допомогою тригонометричних функцій можна розрахувати радіус нашої планети.
Значення в аль-Біруні відрізняється від сучасного лише на 2%. Цікаво, що він при цьому також розрахував розміри Євразії та Африки й дійшов висновку, що вони займають лише 2/5 окружності Землі. Тобто у світі достатньо місця для існування ще невідомих континентів.
Цікаво, що розрахунки принаймні Ератосфена, а можливо і його послідовників, були відомі Христофору Колумбу. Проте він від самого початку плив не за новими землями, а в багату Індію, і, якщо вірити астрономам, доплисти туди йому не світило. Тож, він просто повірив не цим розрахункам, а картам, з яких виходило, що східна Азія знаходиться не так вже й далеко від Європи.
Отже, насправді у давнину ідея про те, що Земля має форму кулі, не була вже такою незнайомою вченим. Навіть побачивши наш сучасний глобус вони не так вже сильно здивувалися б. Інша річ, що ознайомлено з цією концепцією було лише відносно невелике коло. Більшість людей про такі речі навіть не замислювалася.
