如果你在兩千多年前,如何知道地球大小?

今天是夏至,「至」不是到來的意思,而是代表極至;這一天是一年之中,太陽與地面垂直的最北之處(也就是北回歸線),再來太陽就又慢慢南移了。因此夏至是北半球整年度白晝最長的日子,而位於北回歸線的物體到了正午時刻,就會沒有影子。 二千二百多年前的一個夏至,古希臘的埃拉托斯塞尼 (Eratosthenes, 276 BC-194 BC) 就利用這點得知了地球的周長。 夏至正午的影子 埃拉托斯塞尼的出生地在現今的利比亞地區,他長大後到雅典接受教育,精通數學、天文學、地理學,還是位詩人。西元前245年,他被托勒密國王任命為當時規模最大的亞歷山卓圖書館館長,約莫五年後,他想到了測量地球大小的方法。 埃拉托斯塞尼從文獻記載得知,位於亞歷山卓南方的塞耶尼 (Syene) 有一口水井,每年的夏至正午,水井深處的水面正好映照出完整的太陽,也就是說太陽此刻恰好與地面垂直。 夏至的正午在亞歷山卓的物體還是有影子的,代表陽光是斜射過來的,與物體的頂端有個夾角。假設射到地球的太陽光線是平行的,而地球正圓形,那麼這個夾角就會等於亞歷山卓到塞耶尼這段圓弧對應到地心的圓心角;只要知道角度多少,就能從兩地距離依比例推算出地球的周長。 埃拉托斯塞尼測出夾角是 7.2 度,代表圓心角相當於 360 度的 1/50;而塞耶尼距離亞歷山卓 5,000「斯塔德」(stadia,古希臘距離單位),因此地球周長等於 25 萬斯塔德。(後來埃拉托斯塞尼又把地球周長調整成 25 萬 2 千斯塔德,或許是因為這個數目被 10 以內的自然數都能整除。) 斯塔德在不同地區所定義的長度各不相同,若按托勒密王國的一般標準相當於 185 公尺,但也有學者將當時測量的距離與現今比較,換算出來的是 157.7 公尺。若是前者,25 萬斯塔德相當於 4 萬 6 千公里;後者則是 3 萬…