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地球半径是怎么测量出来的?

公元前3世纪,古希腊天文学家埃拉托色尼首次测量出了地球半径。他发现夏至这一天,当太阳直射到赛因域(今埃及阿斯旺城附近)的水井时,在亚历山大城的一点的天顶与太阳的夹角为7.2°。他认为这两地在同一条子午线上,从而这两地间的弧所对的圆心角就是7.2°。又知商队旅行时测得两地间的距离约为5000古希腊里,他按照弧长与圆心角的关系,算出了地球半径约为40000古希腊里。

他是怎么算的呢?我们不妨跟古希腊人一起来做道数学题:假设圆周长为C,半径为r,两地间的弧长为l,对应的圆心角为θ。因为360°的圆心角所对的弧长是圆周长C=2πr,所以1°的圆心角所对应的弧长长度是2πr/360,即πr/180。于是,半径为r的圆中,圆心角θ所对的弧长l为:l=θπr/180。所以,r=180l/(θπ)。

当两地距离l为5000古希腊里,θ等于7.2°时,就算出地球半径r是180×5000/(7.2×3.14159)≈40000古希腊里。曾有人考证,1古希腊里约为现在的158米,按这个关系换算,40000古希腊里则相当于现在的6300千米。

这种测地球方法常称为弧度测量法。用这种方法测量时,只要测出两地间的弧长和圆心角,就可求出地球半径了。

现代测量地球半径,还是用弧度测量的方法,法国的皮卡尔于1669—1671年率领测量队首次测出了巴黎附近子午线1°的长约为111.28千米,从而推算出地球半径约为6376千米。