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埃拉托斯特尼:月食揭示月亮的神奇之处

时间:2023-07-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:圆圆的月亮挂在天空,大家早就知道月亮是圆的,埃拉托斯特尼通过观察月食的过程算出月亮的直径。所以,当埃拉托斯特尼观察到,从月食开始到月全食开始的时间是月全食开始到月全食结束的1/4的时候,他就估计到月亮的直径大约是地球直径的1/4。短短的两页文字,我们就明白了两千多年前的天文学家如何经过细心观察和计算,得出了地球的直径,再由月食的数据算出月亮的直径。相信诸位都会同意,这实在太美妙、太棒了!

埃拉托斯特尼:月食揭示月亮的神奇之处

让我解释一下,为什么埃及南方的那个小城,在6月21日那一天,太阳会“日正当中,立竿不见影”。我们都知道,地球绕着太阳转,叫作“公转”,每公转一圈就是一年。但是,除了绕着太阳公转,地球也在自转,每自转一圈就是一天。地球面对太阳的那一半就是白天,背对太阳的那一半则是夜晚。在地球绕着太阳公转的平面上,地球自转的轴不是跟平面垂直,而是有23°26'的倾斜,这个倾斜就是“当北半球是夏天,南半球就是冬天;当北半球是冬天,南半球就是夏天”的原因;因为这个倾斜,南北半球和太阳间的距离和角度是不同的;也因为这个倾斜,每年6月21日或22日太阳会直射在北回归线上,每年12月21日或22日、23日会直射在南回归线上。北回归线是北纬23°26',南回归线是南纬23°26'。

知道地球是圆的,也估计出了地球的圆周,那么月亮呢?圆圆的月亮挂在天空,大家早就知道月亮是圆的,埃拉托斯特尼通过观察月食的过程算出月亮的直径。太阳照在地球上,地球的背后就有一个影子,当月亮绕到地球背后,走进地球的影子时,就是月食了。

让我们再看一次,月亮是怎么样走进走出地球的影子:当月亮开始走进地球的影子时,就是月食的开始;当整个月亮完全走进地球的影子时,就达到月全食的阶段。从月食开始到月全食开始,这段时间和月球的直径成正比;从月全食开始到月全食结束,月球全部在地球的影子里,这段时间和地球的直径成正比。所以,当埃拉托斯特尼观察到,从月食开始到月全食开始的时间是月全食开始到月全食结束的1/4的时候,他就估计到月亮的直径大约是地球直径的1/4。因为我们已经算出地球的直径是40,000公里被π(3.14159)除,所以,月亮的直径大概是10,000公里被3.14159除,就是3200公里。(www.xing528.com)

短短的两页文字,我们就明白了两千多年前的天文学家如何经过细心观察和计算,得出了地球的直径,再由月食的数据算出月亮的直径。还可以算出什么呢?当我们把手伸直,对着月亮看的时候,用一个指甲把整个月亮遮住,指甲长度大约是我们手臂长度的1%,按照几何上最简单的相似三角形的概念,月亮直径和月亮到地球的距离比例,正是指甲长度和手臂长度的比例。所以,月亮的直径也是月亮到地球距离的1%。月亮的直径是3,200公里,所以,月亮到地球的距离是320,000公里。

当我们知道月亮和地球的距离,按照简单的几何原理可以估计出地球到太阳的距离,那么太阳的大小呢?日食是月亮走在太阳和地球之间,把太阳挡住,我们已经知道月亮的直径、地球的直径、月亮与地球间的距离,按照相似三角形的结果,就可以算出太阳和地球间的距离了。当然,我无法详细地为大家解释,有兴趣的读者可以继续去发掘。相信诸位都会同意,这实在太美妙、太棒了!

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