Кто открыл форму земли. Как доказать ребёнку, что Земля круглая
При жизни Колумба люди считали, что Земля плоская. Они верили, что в Атлантическом океане живут чудовища огромного размера, способные поглотить их корабли, и существуют страшные водопады, на которых сгинут их суда. Колумбу пришлось бороться с этими странными представлениями, чтобы убедить людей отправиться в плавание с ним. Он был уверен, что Земля круглая.
- Эмма Милер Болениус, автор американских учебников, 1919
Один из самых долгоживущих мифов, с верой в которой растут дети в США, состоит в том, что Колумб был единственным из людей его времени, верившим, что Земля – круглая. Остальные верили, что она плоская. «Какими же смелыми должны были быть мореплаватели 1492 года,- думаете вы,- чтобы отправиться на край мира и не бояться свалиться с него!».
И в самом деле, существует много древних упоминаний о Земле в форме диска. И если бы из всех небесных тел вам были бы известны только Солнце и Луна, вы могли бы самостоятельно прийти к такому же выводу.
Если выйти на улицу на закате, через день-два после новолуния, можно увидеть примерно следующее.
Тонкий серп Луны, освещённая часть которого совпадает с частью сферы, которая могла бы быть освещена Солнцем.
Если бы вы обладали научным мышлением и любопытством, вы могли бы выходить на улицу в последующие дни и наблюдать за тем, что происходит дальше.
Луна не только меняет положение примерно на 12 градусов каждую ночь, двигаясь дальше от Солнца, но и освещается всё больше! Вы могли бы (справедливо) заключить, что Луна вращается вокруг Земли, и что изменение фаз связано со светом Солнца, освещающим разные части круглой Луны.
Древние и современные взгляды на фазы Луны в этом совпадают.
Но примерно два раза в год во время полнолуния случается кое-что, что позволяет нам определить форму Земли: лунное затмение! Во время полной Луны Земля проходит между Солнцем и Луной, и тень Земли становится видна на поверхности Луны.
И если посмотреть на эту тень, становится видно, что она загнута и имеет форму диска!
Правда, из этого нельзя вывести, является ли Земля плоским диском или круглой сферой. Можно лишь видеть, что тень Земли круглая.
Но, несмотря на популярный миф, вопрос о форме Земли решился не в XV или XVI веках (когда Магеллан совершил кругосветное путешествие), но примерно 2000 лет назад, в древнем мире. И что самое удивительное, для этого потребовалось лишь Солнце.
Если отслеживать путь Солнца по дневному небу, живя в северном полушарии, можно заметить, что оно восходит в восточной части неба, поднимается до максимума на юге, и затем клонится к закату и заходит на западе. И так в любой день года.
Но пути в течение ода немного отличаются. Солнце встаёт гораздо выше и светит в течение большего количества часов летом, а зимой встаёт ниже и светит меньше. Для иллюстрации обратите внимание на фото солнечного пути, изготовленное во время зимнего солнцестояния на Аляске.
Если построить путь Солнца по дневному небу, вы обнаружите, что самый нижний из путей, и самый короткий по времени, приходится на зимнее солнцестояние – обычно это 21 декабря – а самый высокий путь (и самый длинный) бывает во время летнего солнцестояния, обычно 21 июня.
Если сделать камеру, способную фотографировать путь Солнца по небу в течение года, у вас получится набор дуг, из которых самая высокая и длинная сделана в день летнего солнцестояния, а самая низкая и короткая – в день зимнего солнцестояния.
В древнем мире величайшие учёные Египта, Греции и всего Средиземноморья работали в Александрийской библиотеке. Одним из них был древнегреческий астроном Эратосфен.
Живя в Александрии, Эратосфен получал удивительные письма из города Сиена в Египте. Там, в частности, говорилось, что в день летнего солнцестояния:
Тень человека, смотрящего в глубокий колодец, закроет отражение Солнца в полдень.
Иными словами, Солнце будет находиться прямо над головой, не отклоняясь ни на градус на юг, север, восток или запад. И если у вас был бы полностью вертикальный объект, он не отбрасывал бы тени.
Но Эратосфен знал, что в Александрии это не так. Солнце подходит к верхней точке в полдень во время летнего солнцестояния в Александрии ближе, чем в другие дни, но и вертикальные объекты там отбрасывают тень.
И как и любой хороший учёный, Эратосфен поставил эксперимент. Измеряя длину тени, отбрасываемой вертикальной палочкой в день летнего солнцестояния, он смог измерить угол между Солнцем и вертикальным направлением в Александрии.
Он получил одну пятидесятую круга, или 7,2 градусов. Но в то же время в Сиене угол между Солнцем и вертикальной палочкой составлял ноль градусов! Почему так могло происходить? Возможно, благодаря гениальному озарению, Эратосфен понял, что Солнечные лучи могут быть параллельны, а Земля – изогнутой!
Если потом он мог бы узнать расстояние от Александрии до Сиены, зная разницу углов, он смог подсчитать бы окружность Земли! Если бы Эратосфен был научным руководителем аспиранта, он бы послал его в путь для измерения расстояния!
Но вместо этого ему пришлось полагаться на известное тогда расстояние между этими двумя городами. А самым точным методом измерения тогда было…
Путешествие на верблюде. Можно понять критику такой точности. И всё же, он полагал расстояние между Сиеной и Александрией равным 5000 стадиев. Вопрос только в длине стадия. Ответ зависит от того, использовал ли Эратосфен, грек, живший в Египте, аттические или египетские стадии, о чём историки спорят до сих пор. Аттический стадий использовался чаще, и длина его составляет 185 метров. С использованием этого значения можно получить окружность Земли равной 46 620 км, что на 16% больше реального значения.
Но египетский стадий составляет всего 157,5 метра, и возможно, именно его имел в виду Эратосфен. В этом случае получится 39 375, что отличается от современного значения в 40 041 км всего на 2%!
Вне зависимости от цифр, Эратосфен стал первым в мире географом, изобрёл понятия широты и долготы, используемые по сей день, и построил первые модели и карты на основе сферической Земли.
И хотя много чего было утеряно за прошедшие с тех пор тысячелетия, идеи о сферической Земле и знание о её примерной окружности не пропадали. Сегодня кто угодно может повторить тот же эксперимент с двумя местами, находящимися на одной долготе, и, измерив длины теней, получить окружность Земли! Неплохо, учитывая, что первое прямое фотографическое доказательство искривлённости Земли будет получено лишь а 1946 году!
Зная форму и размер Земли, уже с 240 года до н.э., мы смогли выяснить множество замечательных вещей, включая и размер и расстояние до Луны! Поэтому отдадим должное Эратосфену за открытие того, что Земля круглая и за первый точный подсчёт её размера!
Если Колумба и нужно за что-то запомнить в связи с размером и формой Земли, так это за то, что он использовал слишком малые значения для её окружности! Его оценки расстояний, с помощью которых он убедил, что судно может пройти из Европы напрямую в Индию (если бы Америк не было), были невероятно малы! И если бы Америк не было, они с командой умерли бы от голода, не дойдя до Азии!
Форма Земли - нашего дома - волновала человечество довольно давно. Сегодня каждый школьник не сомневается в том, что планета шарообразная. А ведь к этому знанию шли долго, шли сквозь церковные анафемы и суды инквизиции. Сегодня людям интересно, кто доказал, что Земля круглая. Ведь уроки истории и географии нравились не каждому. Попробуем найти ответ на этот занимательный вопрос.
Экскурс в историю
Многие научные работы утверждают нас в мыслях, что до знаменитого Христофором Колумбом человечество считало, что живет на плоской Земле. Однако данная гипотеза не выдерживает критики по двум причинам.
- открыл новый континент, а не приплыл в Азию. Если бы он бросил якорь у берегов настоящей Индии, то его можно было бы назвать человеком, который доказал шарообразность планеты. Открытие Нового Света не является подтверждением круглой формы Земли.
- Задолго до эпохального путешествия Колумба существовали люди, которые сомневались в том, что планета плоская, и приводили свои аргументы как доказательство. Вполне вероятно, что мореплаватель был знаком с трудами некоторых античных авторов, и знание древних мудрецов не было утрачено.
Круглая ли Земля?
Разные народы имели свои представления о строении мира и космоса. Перед тем как ответить на вопрос, кто доказал, что Земля круглая, следует ознакомиться с другими версиями. Наиболее ранние теории миростроения утверждали, что земля плоская (так она виделась людям). Движение небесных светил (солнца, луны, звезд) они объясняли тем, что именно их планета был центром Космоса и Вселенной.
В Древнем Египте Землю представляли диском, лежащим на четырех слонах. Они, в свою очередь, стояли на гигантской черепахе, плавающей в море. Пока еще не родился тот, кто открыл, что Земля круглая, но теория мудрецов фараона могла объяснить причины землетрясений и наводнений, восход и закат солнца.
Греки также имели свои представления о мире. Земной диск в их понимании был накрыт небесными сферами, к которым были привязаны невидимыми нитями звезды. Луну и солнце они считали богами - Селеной и Гелиосом. Все же в книгах Паннекука и Дрейера собраны труды древнегреческих мудрецов, которые противоречили общепринятым тогда взглядам. Эратосфен и Аристотель были теми, кто открыл, что Земля круглая.
Арабские учения также славились точными познаниями астрономии. Созданные ими таблицы движения звезд настолько точные, что даже вызывали сомнения в подлинности. Арабы своими наблюдениями подтолкнули общество изменить представления о строении мира и Вселенной.
Доказательства шаровидности небесных тел
Интересно, чем руководствовались ученые, отрицая наблюдения окружающих их людей? Тот, кто доказал, что Земля круглая, обратил внимание на то, что если бы она была плоской, то светила были бы видны на небосклоне одновременно для всех. А на практике все знали, что многие звезды, которые видны в долине Нила, над Афинами разглядеть невозможно. Солнечный день в греческой столице длиннее, чем, к примеру, в Александрии (связанно это с кривизной в направлениях север-юг и восток-запад).
Ученый, доказавший, что Земля круглая, заметил, что предмет, удаляясь при движении, оставляет видимой только верхнюю свою часть (например, на берегу заметны мачты корабля, а не его корпус). Это логично только в том случае, если планета имеет форму шара, а не плоского объекта. А еще Платон считал веским аргументом в пользу сферичности тот факт, что шар - это идеальная форма.
Современные доказательства шаровидности
Сегодня мы имеем технические приспособления, которые позволяют не только наблюдать за небесными телами, но и подняться в небо и увидеть нашу планету со стороны. Вот еще несколько доказательств того, что она не плоская. Как известно, во время голубая планета закрывает ночное светило собой. А тень - круглая. А еще различные массы, из которых состоит Земля, стремятся вниз, придавая ей сферическую форму.
Наука и церковь
Ватикан признал, что Земля круглая, довольно поздно. Тогда, когда нельзя было отрицать очевидное. Ранние европейские авторы сначала отвергали данную теорию как такую, которая противоречила Священному Писанию. Во времена распространения христианства гонению поддались не только другие религии и языческие культы. Все ученые, которые проводили разные опыты, делали наблюдения, но не верили в единого Бога, считались еретиками. В то время уничтожались рукописи и целые библиотеки, разрушались храмы и статуи, предметы искусства. Святые отцы считали, что людям не нужна наука, лишь Иисус Христос - исток величайшей мудрости, и в святых книгах достаточно информации для жизни. Геоцентрическая теория строения мира также считалась церковью неверной и опасной.
Козьма Индикоплевст описывал Землю как некий ящик, на дне которого покоилась твердыня, населенная людьми. Небо служило «крышкой», но оно было неподвижным. Луна, звезды и солнце двигались ангелами по небу и прятались за высокой горой. Над этим сложным сооружением покоилось Царство Небесное.
Некий неизвестный географ из Равенны описывал нашу планету как плоский объект, окруженный океаном, бесконечной пустыней и горами, за которыми прячутся солнце, луна и звезды. Исидор (епископ Севильи) в 600 году нашей эры в своих работах не исключал сферической формы Земли. Беда Достопочтенный основывался на работах Плиния, поэтому заявлял, что Солнце больше Земли, что они имеют форму сферы, и что космос не является геоцентрическим.
Подведем итоги
Итак, возвращаясь к Колумбу, можно утверждать, что его путь не был основан исключительно на интуиции. Не желая уменьшить заслуги можно сказать, что в Индию его должны были привести знания его эпохи. А общество уже не отвергало шарообразную форму нашего дома.
Первым мысль о Земле-сфере высказал греческий философ Эратосфен, который уже в четвертом веке до нашей эры измерил радиус планеты. Погрешность его вычислений составляла всего один процент! Проверил его догадки в шестнадцатом столетии, совершив свое знаменитое Кто доказал, что Земля круглая? Теоретически это сделал Галилео Галилей, который, к слову, был уверен, что крутится именно она вокруг солнца, а не наоборот.
Даже в то время, когда ученые научились клонировать животных, отправили человека в космос и узнали, что гравитационные волны колеблются в пространстве и времени, все еще есть люди, которые опровергают тот факт, что Земля - это сфера (хотя и немного неправильной формы), и продолжают утверждать, что она плоская, несмотря на многочисленные доказательства обратного (в том числе и снимки, сделанные в космосе).
К счастью, древние греки смогли опровергнуть утверждение о плоской Земле задолго до появления спутников и ракет, и для этого им потребовался всего лишь здравый смысл, а не какие-либо технологии. 
Идея сферической Земли
Более 2300 лет назад жил великий мыслитель по имени Аристотель, который стал наиболее известным благодаря своей полемике с Платоном. Аристотель хорошо разбирался не только в политике, поэзии, театре, музыке, естественных науках и философии, но также был вундеркиндом в астрономии. Другие древнегреческие мыслители намекали на идею сферической Земли с помощью смутных поэтических высказываний (среди них Платон и Пифагор), но Аристотель стал первым, кто смог ее сформулировать.
О чем идет речь в трактате Аристотеля
В трактате «О небесах», написанном еще в 350 году до н. э., он объяснил: «И снова наши наблюдения за звездами делают очевидным не только то, что Земля круглая, но также и то, что этот круг больших размеров, ведь даже небольшое изменение положения на юг или север вызывает явное изменение горизонта».
«Действительно, в Египте и в окрестностях Кипра можно увидеть некоторые звезды, которые не видны в северных регионах; и звезды, которые невозможно увидеть на севере, в этих регионах хорошо различаются. Все это свидетельствует о том, что Земля круглая по форме, а также то, что она представляет собой сферу большого размера».
Расчеты Эратосфена
Таким образом, мы понимаем, как возникла эта идея, но нам следует поблагодарить Эратосфена за разработку этой теории. Эратосфен был библиотекарем, математиком, поэтом, историком, астрономом и «отцом географии».
Примерно в 250 году до н. э. он отметил, что колодцы и столбы в городе Сиене (ныне Асуан в Египте) не отбрасывают тени в полдень во время летнего солнцестояния, поскольку Солнце находится прямо над головой. Но в то же время и в тот же день в Александрии, расположенной примерно в 800 километрах от Сиены, эти тени были длинными и вытянутыми.
Эратосфен знал, что Солнце является массивным объектом, а его лучи, которые попадают на Землю, должны быть относительно параллельными. Так почему же тени были такими разными? Он решил, что подобное было бы невозможным, если бы Земля была плоской, следовательно, она должна иметь сферическую форму. Фактически Эратосфен смог выяснить, что угол солнечных лучей составляет приблизительно 7 градусов, благодаря чему ему удалось сделать на удивление точную оценку размеров нашей планеты.
Излишне говорить, что отказ от этой идеи не стал чем-то новым в современную эпоху знаменитостей и социальных сетей. Идею сферической Земли и раньше пытались опровергать, и делали это как блестящие средневековые исламские ученые, так и лжеученые XIX века.
Кто сказал, что земля круглая? December 17th, 2014
Говорят, что вот такая …
Впрочем, гипотеза о том, что наша планета имеет форму шара, существовала очень давно. Первым эту мысль высказал ещё в VI веке до нашей эры древнегреческий философ и математик Пифагор. Другой философ, Аристотель, живший в Древней Греции двумя веками позже, привёл наглядные доказательства шарообразности: ведь во время лунных затмений Земля отбрасывает на Луну тень именно круглой формы!
Постепенно идея о том, что Земля - шар, висящий в пространстве и ни на что не опирающийся, распространялась всё шире. Прошли века, людям давно известно, что Земля не плоская и не покоится на китах или слонах… Мы обошли вокруг света, пересекли наш шарик буквально во всех направлениях, облетели его на самолёте, сфотографировали из космоса. Мы даже знаем, почему не только наша, но и все другие планеты, и Солнце, и звёзды, и Луна, и другие большие спутники именно «круглые», а не какой-нибудь другой формы. Ведь они большие, обладают огромной массой. Их собственная сила тяготения - гравитация - стремится придать небесным телам форму шара.
Если бы даже объявилась некая сила, большая, чем гравитация, которая придала бы Земле форму, скажем, чемодана, кончилось бы всё равно тем же: как только бы действие этой силы прекратилось, сила тяготения начала бы снова собирать Землю в шар, «втягивая» выступающие части, пока все точки поверхности не оказались бы на равном расстоянии от центра.
Давайте продолжим размышления на эту тему …
Не шар!
Ещё в XVII веке знаменитый физик и математик Ньютон, сделал смелое предположение, что Земля - никакой не шар, вернее, не совсем шар. Предположил - и математически это доказал.
Ньютон «пробурил» (разумеется, мысленно!) до центра планеты два сообщающихся канала: один от Северного полюса, другой - от экватора, и «заполнил» их водой. Расчёты показали, что вода установилась на разных уровнях. Ведь в полярном колодце на воду действует только сила тяготения, а в экваториальном - ей ещё противостоит центробежная сила. Учёный утверждал: для того чтобы оба столба воды оказывали на центр Земли одинаковое давление, то есть чтобы они имели равный вес, уровень воды в экваториальном колодце должен бы быть выше - по подсчётам Ньютона на 1/230 от среднего радиуса планеты. Иными словами, расстояние от центра до экватора больше, чем до полюса.
Чтобы проверить расчёты Ньютона, Парижская академия наук отправила в 1735 - 1737 годах две экспедиции: в Перу и в Лапландию. Участники экспедиции должны были измерить дуги меридиана - по 1 градусу каждая: одну - в экваториальных широтах, в Перу, другую - в полярных, в Лап ланд ни. После обработки данных экспедиций, руководитель северной, геодезист Пьер-Луи Мопертюи, объявил, что Ньютон прав: Земля сжата у полюсов! Это открытие Мопертюи увековечил Вольтер в… эпиграмме:
Посланец физики, отважный мореход,
Преодолев и горы, и моря.
Влача квадрант средь снега и болот,
Почти что превратившись в лопаря.
Узнал ты после множества потерь.
Что знал Ньютон, не выходя за дверь.
Напрасно Вольтер был столь язвителен: разве наука может существовать без экспериментальных подтверждений её теорий?!
Как бы то ни было, теперь мы точно знаем, что Земля сплюснута у полюсов (если угодно - растянута у экватора). Растянута, впрочем, совсем немного: полярный радиус составляет 6357 км, а экваториальный - 6378 км, всего на 21 км больше.
Похожа на грушу?
Однако можно ли назвать Землю пусть не шаром, но «сплюснутым» шаром, а именно эллипсоидом вращения? Ведь, как мы знаем, рельеф у неё неровный: есть горы, есть и впадины. Кроме того, на неё действуют силы притяжения других небесных тел, в первую очередь Солнца и Луны. Пусть их влияние невелико, но всё-таки Луна способна на несколько метров искривлять форму жидкой оболочки Земли - Мирового океана, - создавая приливы и отливы. Значит - в разных точках радиусы «вращения» разные!
К тому же на севере находится «жидкий» океан, а на юге - «твёрдый» материк, покрытый льдом - Антарктида. Получается, что Земля имеет не совсем правильную форму, напоминает грушу, вытянутую к Северному полюсу. А по большому счёту поверхность её настолько сложна, что вообще не поддаётся строгому математическому описанию. Поэтому для формы Земли учёные предложили особое название - геоид. Геоид является неправильной стереометрической фигурой. Его поверхность приблизительно совпадает с гладью Мирового океана и продолжается на материковой части. Та самая «высота над уровнем моря», которую указывают в атласах и словарях, отсчитывается именно от этой поверхности геоида.
Ну и по научному:
Гео́ид (от др.-греч. γῆ - Земля и др.-греч. εἶδος - вид, буквально - «нечто подобное Земле») - выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой ее точке. Геометрическое тело, отклоняющееся от фигуры вращения Эллипсоид вращения и отражающее свойства потенциала силы тяжести на Земле (вблизи земной поверхности), важное понятие в геодезии.
1. Мировой океан
2. Земной эллипсоид
3. Отвесные линии
4. Тело Земли
5. Геоид
Геоид определяется как эквипотенциальная поверхность земного поля тяжести (уровенная поверхность), приблизительно совпадающая со средним уровнем вод Мирового океана в невозмущённом состоянии и условно продолженная под материками. Отличие реального среднего уровня моря от геоида может достигать 1 м.
По определению эквипотенциальной поверхности, поверхность геоида везде перпендикулярна отвесной линии.
Геоид не геоид!
Если быть совсем честными, стоит признаться, что из-за различия температуры в разных точках планеты и солёности океанов и морей, атмосферного давления и прочих факторов поверхность водной глади не совпадает по форме даже с геоидом, а имеет отклонения. Например, на широте Панамского канала разница уровней Тихого и Атлантического океанов составляет 62 см.
На форме Земного шара сказываются и сильные землетрясения. Одно из таких 9-балльных землетрясений произошло 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии, на Суматре. Профессора Миланского университета Роберто Сабадини и Джорджио Далла Виа считают, что оно оставило «шрам» на гравитационном поле планеты, в результате чего геоид существенно прогнулся. Чтобы проверить это предположение, европейцы намерены отправить на орбиту новый спутник GOCE, оснащённый современной высокочувствительной аппаратурой. Надеемся, что вскоре он пришлёт нам точную информацию о том, какую форму имеет Земля сегодня.