как узнали диаметр земли
Диаметр Земли
Если вы обожаете путешествия, то знаете, что наш мир – огромное место. Сколько бы у вас ушло времени, чтобы объездить каждый уголок? Диаметр Земли меняется в зависимости от точки измерения. Не будем забывать, что существуем не на идеальной сфере, а форме сфероиде, который увеличивается в экваториальной линии.
Астрономия в 17-18-х вв. улучшала свои знания и математики вычислили, что речь не идет об идеальной сферической форме. После этого появился термин «приплюснутый сфероид» – сдавлен на полюсах.
Диаметр Земли в различных точках поверхности
Уплощение достигает 0.0033528. Причина кроется в стремительном земном вращении – 1674.4 км/ч, из-за чего планета расширяется в экваторе.
Экваториальный и полярный диаметр Земли
Экваториальный диаметр Земли составляет 12756 км и на 43 км превосходит полюсный, а полярный – 12713.6 км. То есть, экваториальные объекты на 21 км расположены дальше от центра.
Есть примечательные исключения. Это Марианская впадина – глубочайшая точка (10911 м), а также гора Эверест (8848 м). Но обе они отображают лишь небольшой отход от общей формы – 0.17% и 0.14%. На нижнем фото сравнивают размеры Земли и Марса.
Сравнение диаметров Земли и Марса
Наивысшая точка – гора Чимборасо, где пик достигает 6263.47 км. Естественный импульс выходит 21 км из-за близкой расположенности к экватору.
Средний диаметр Земли
Из-за отличия двух точек земного диаметра, ученые предпочитают использовать средний показатель. Оба числа сложили, поделили надвое и вывели 12742 км.
Обычно разницу учитывают, если речь идет о космических запусках, управлении орбитальных спутников и кругообороте земного шара. Теперь вы знаете, сколько составляет диаметр Земли.
Диаметр Земли
Диаметр Земли легко можно легко определить, зная её окружность по экватору. Интересно, что о длине земного экватора было известно ещё во время Древней Греции. Сегодня размеры планеты измерены с высокой точностью. Интересно, что Земля является крупнейшей планетой земной группы.
Как было измерена длина окружности планеты
Для измерения земной окружности существуют сложные инструменты. Однако это можно сделать и с применением знаний из геометрии. Эти вычисления впервые проделал древнегреческий учёный Эратосфен.
Древние предания гласят, как в день летного солнцестояния, когда Солнце расположено выше всего над горизонтом, они видели, что окружающие предметы совсем не отбрасывают тень. В самых глубоких колодцах дно освещалось. Это явление наблюдалось в Сиене, в 500 милях на юг от египетской Александрии.
Эратосфену было известно, что в Александрии в двадцатых числах июня предметы всегда отбрасывают тень, а Солнце не освещает дно глубоких колодцев. Измерив длину тени от обелиска (высота ему была известной), Эратосфен определил, что Сиена находится на 7 градусов южнее Александрии. Это отличие ещё раз доказывало тот факт, что наша планета круглая. Если бы это было не так, то Солнце одновременно во всех пунктах планеты было бы в зените. А измерить диаметр, исходя из окружности легко, зная число π, не составляет труда. Радиус Земли будет в 2 раза меньше диаметра.
Для измерения зенитного расстояния древнегреческий ученый применил скафис, или солнечные часы. Основа этого прибора – чаша в виде полусферы, в центре которой находится острый стержень. На внутренней поверхности чаши имеются деления. Величина тени в астрономический день солнцестояния давало величину дневного светила в зените. С помощью этого же прибора удавалось узнать высоту Солнца в самый короткий день года.
Полученная величина угла являла собой одну пятидесятую часть окружности в 360 градусов. Продолжая свои вычисления, Эратосфен умножил расстояние от Александрии до Сиены на 50. Длина окружности у него была равной 25 тысячам миль (или 40 тысяч 75 километров). Погрешность была допущена из-за того, что учёный не учёл того, что Сиена и Александрия находятся на разных меридианах и применял приближенное расстояния между указанными городами. Для тех времён такое измерение было настоящим научным триумфом.
Кругосветное путешествие Фернана Магеллана позволило ещё раз убедиться в том, что наша планета кругла и что её окружность превышает 40 тыс. км. Так что утверждение о «плоской» Земле были полностью опровергнуты.
Более поздние измерения позволили установить точный размер Земли.
При этом экваториальный радиус Земли несколько больше – 6378,1 км, а полярный – меньше (6356,7 км).
Окружность же полярная несколько меньше экваториальной: 40 тысяч 7 километров. В повседневной жизни такая разница несущественна.
Чтобы пройти свыше 40 тысяч километров по экватору пешком, следует затратить 333 суток при условии, что пешеход не будет останавливаться и скорость будет 5 км в час. Если же человек будет проходить экватор всего по 6 часов в день с такой же скоростью, то на такое пешее путешествие ему придётся потратить около 1 330 суток или 3,6 года.
Интересное о земном экваторе
Территория, которая прилежит к экватору, имеет влажный и тёплый климат. Средняя температура на протяжении целого года колеблется от 25 до 30 градусов. Дождь идёт ежедневно. Экваториальные страны имеют такие интересные особенности.
Как узнать земной радиус и диаметр
Диаметр Земли можно узнать, поделив длину окружности на число π (равное 3,14). Радиус Земли можно узнать, поделив диаметр на 2.
Почему у Земли две разные величины окружности
Это потому, что она не является геометрически правильным шаром. На ее форму влияет гравитация. Масса притягивается к центру, поэтому планет сжимается. Из-за центробежной силы длина окружности больше всего на экваторе. Это условная линия, которая перпендикулярна оси вращения планеты. Полюса планеты немного сплющиваются, из-за чего она немного выпуклая по экватору.
Величина земной экваториальной выпуклости составляет свыше 42 километра.
Почему у Земли нет периметра
Периметр может быть только у плоских геометрических фигур. Наша планета же приближенно имеет форму шара. Поэтому выражение «периметр Земли» не имеет смысла.
Сколько весит
Изучение размеров нашей планеты будет неполным без другого параметра – массы. Она составляет 6*1024 килограмма. Объём планеты – свыше 1,08 триллиона кубических километров. Таким образом, плотность планеты составляет около 5,5 грамма на кубический сантиметр.
Измерение окружности и диаметра Земли представляет собой несложную математическую задачу. В этом случае следует применять число π. Однако в силу сжатия планеты длина экваториальная окружность несколько больше, нежели полярная. И из-за этого экваториальный и полярный радиус Земли будет немного отличаться. Зная же показатели окружности, диаметра и радиуса нашей планеты, несложно будет вычислить и площадь ее поверхности.
Окружность Земли по экватору в километрах
Для ученых диаметр Земли имеет практическое значение. Его рассчитывают, зная окружность планеты по экватору.
Основные параметры Земли
Планете Земля не менее 4,5 млрд лет. Она входит в земную группу планет наряду с Меркурием, Венерой и Марсом. В отличие от газовых гигантов (Юпитера, Сатурна, Нептуна, Урана) они состоят из горных пород, покрывающих поверхность тонким слоем. Среди планет земной группы Земля самая большая, а в Солнечной системе пятая по величине.
Главное отличие Земли — она единственная, на которой есть жизнь. Этому способствуют:
По физическим параметрам Земля превосходит все планеты земной группы:
Самая плотная Земля потому, что единственная с твердым внутренним ядром, занимающим около 30% объема. Оно покрыто жидкой мантией (70-80% объема) и корой (1%).
Форма планеты
Нашу планету называют шаром, но это неправильно с точки зрения геометрии. Дело не в океанических впадинах и горных вершинах — для глобальных масштабов разница между ними незначительная. Между наиболее низкой точкой (Марианской впадиной) и самой высокой (гора Эверест) — 19 км.
Больше влияет на форму Земли гравитация. Масса притягивается к центру (ядру), отчего небесное тело сжимается, приобретая сферическую форму. Центробежная сила, возникающая при вращении планеты, наиболее высокая на экваторе. Под ее воздействием эта область самая большая по окружности и диаметру.
Что такое экватор и зачем он нужен
Экватор — условная перпендикулярная оси вращения линия вдоль Земли на идентичном расстоянии от полюсов. Из-за сферической формы планеты эта параллель самая длинная. По отношению к плоскости орбиты расположение экватора меняется в диапазоне 22-24,5°. На наклон оси влияет притяжение планет и Солнца.
Вдоль экватора день равен ночи без малейшего отклонения. Дважды в году при равноденствии направление солнечных лучей строго вертикальное. В остальные дни оно ненамного отличается, поэтому территории экватора получают самое большое количество ультрафиолета. Здесь всегда лето, воздух горячий и влажный из-за постоянных испарений.
Чтобы проводить расчеты, требуется условное разделение планеты на параллели и меридианы. Географическая широта экватора — 0°. Это точка отсчета всех координат Земли, которая делит ее на 2 равные половины.
По параллелям и меридианам определяют положение объектов. По ним ориентируются в воздухе, на суше и воде. Кроме того, выделяют климатические зоны, часовые пояса.
Как измерить длину окружности Земли
Чтобы измерить окружность земли по экватору, существуют специальные приборы и космические спутники. Но, применяя знания по геометрии, получают данные без сложных инструментов. Впервые такую работу выполнил ученый Древней Греции Эратосфен.
Согласно преданиям, путешественники сообщили ему, что в день летнего солнцестояния они наблюдали, как освещалось дно самых глубоких колодцев, а предметы не отбрасывали тени. Солнце стояло в зените. Это происходило в 500 милях южнее Александрии, в Сиене. Астроном знал, что в родном городе предметы отбрасывают тень, а солнце не заглядывает на дно глубоких колодцев.
В полдень самого продолжительного летнего дня Эратосфен измерил длину тени городского обелиска, высоту он знал. По этим данным рассчитал протяженность условной линии, соединяющей вершины обелиска и тени. Зная эти данные, просчитал углы воображаемого треугольника — 7°. Это значило, что Сиена настолько смещена относительно Александрии.
Угол 7° — это приблизительно ⅟50 часть замкнутой окружности, которая всегда имеет 360°. Астроном продолжил вычисления дальше. Он умножил расстояние до Сиены на 50. Получилась длина окружности Земли — 25000 миль. Современные исследования показали, что ученый не сильно ошибался: экваториальная окружность планеты равна 24894 мили или 40075 км.
Погрешность Эратосфена объясняется не примитивностью расчетов, которыми он пользовался. Этот способ точный, применяется и сегодня, только с более совершенными инструментами. Ученый не знал точного расстояния между городами. Оно в те времена измерялось количеством дней, проведенных караваном в пути.
Вторая причина неточности — Александрия и Сиена расположены на разных меридианах. Сегодня рассчитывают окружность между объектами, которые находятся на одном меридиане.
Вычисления радиуса и диаметра
Зная окружность, вычислить радиус и диаметр земного шара несложно. Применяют формулы: d=l/π; r=½*π. Буквами обозначены:
Необязательно использовать обе формулы. Диаметр и радиус взаимосвязаны. Вычисляют один параметр, после чего узнают второй: диаметр в 2 раза больше радиуса и наоборот.
За какое время можно обойти планету пешком
Длина экваториальной окружности в километрах рассчитана. Зная эту величину и предполагаемую скорость пешехода, определяют, сколько времени понадобится, чтобы обойти Землю. Применяется формула: t=S:V. Латинские буквы обозначают:
Чтобы пройти Землю пешком по экватору, понадобится преодолеть 40075 км. Средняя скорость пешехода — 6 км/ч. Если подставить эти значения в формулу, выйдет: 40075/6=6679 часов. После перевода в сутки получается 278.
Расчеты гипотетические, потому что экватор пересекает сушу только через Америку, Африку, Индонезийские острова. Остальной путь лежит через океаны: Атлантический, Индийский, Тихий.
Интересные факты об экваторе Земли
Территория, прилегающая к экватору, отличается влажным теплым климатом. Здесь самые богатые на планете флора и фауна, густые леса, некоторые участки непроходимые. Лето длится год, средняя температура — +25…+30°С. Ночью она ненамного отличается от дневной, настолько сильно земля прогревается солнцем. Дождь идет практически каждый день.
Климат привлекает туристов, но не во всех странах созданы условия. Наибольшее количество отдыхающих ежегодно наблюдается на Мальдивских островах, привлекают туристов власти Эквадора, Бразилии, Кении.
Интересны географические достопримечательности экваториальных стран:
Человек использует физические особенности нулевой параллели. Земля там вращается в 1,4 раза быстрее скорости звука. В этом регионе выгодно запускать космические спутники. Они сразу набирают сверхзвуковую скорость, экономится 10% топлива. На геостационарной орбите над экватором зависли спутники связи. Сигнал доходит до Земли быстрее, чем в других регионах.
Как вычислить диаметр Земного шара
Как Эратосфен вычислил размеры нашей планеты и как можно без труда повторить его опыт и доказать, что земля не плоская, а круглая.
Как узнать размеры нашей планеты?
На самом деле, очень повезло, что наша планета имеет форму шара, а не плоская как блин. Хотя бы потому, что для того, чтобы понять размеры Земли, будь она плоская, пришлось бы физически измерить ее длину и ширину – а такая задача, как можно догадаться, требует не малых сил и технических средств. Была бы Земля плоской, мы бы, пожалуй, до самого изобретения парового двигателя, так и не смогли бы установить её истинных размеров.
К счастью, наша планета – все-таки шарообразна и именно по этой причине, ещё древнегреческий географ и ученый Эратосфен смог измерить диаметр и окружность Земли, практически не выходя из дома, причем задолго до того, как в небо поднялся первый воздушный шар.
Эратосфен из Кирены – измерил размер Земли так точно, что ему даже не поверили!
Дело в том, что на шарообразной Земле можно наблюдать явления, масштабы которых находятся в прямой зависимости от ее величины – положение созвездий на небосклоне, например. Одно то, что в зависимости от точки наблюдения, они, хоть и не значительно, но отличаются, наводит внимательного наблюдателя на мысль о том, что размеры нашей планеты хоть и велики, но все же вполне конечны и при том, вполне измеримы.
Судите сами: если бы размеры земного шара были невероятно велики, то признаки его шарообразности были бы неуловимо малы. Вид звездного неба при передвижении на несколько сотен километров на север или на юг практически не изменялся бы, корабли успевали бы исчезнуть из виду прежде, чем скрылся бы за горизонтом их корпус, граница земной тени на Луне казалась бы не полукругом, а прямой линией — настолько мала была бы ее кривизна.
И все же, как можно было точно измерить размер планеты, не располагая возможностью подняться в космос или даже просто – совершить кругосветное путешествие? Этому предшествовали долгие века наблюдений.
Как Эратосфен вычислил диаметр Земного шара
Например, древние греки – известные мореходы древности, к 250 г. до н. э. уже точно знали – есть земли и западнее Гибралтарского пролива, а на востоке, суша простирается вплоть до самой Индии — а это, уже само про себе давало протяженность в 10 000 км. Но и на таком немалом расстоянии, поверхность Земли не замыкалась в шар, то есть окружность Земли явно была не меньше тех самых 10 000 км, но вот насколько она была больше — никто сказать ещё не мог.
Первым, кто предложил точный ответ и методику измерения диаметра Земли, основанный целиком на наблюдениях и вычислениях ответ, был греческий ученый Эратосфен из Кирены (276—196 гг. до н. э.).
Эратосфен знал, что во время летнего солнцестояния (21 июня), когда полуденное Солнце выше всего поднимается над горизонтом, оно стоит прямо в зените над египетским городом Сиеной (нынешний Асуан). Это доказывалось тем, что палка, вертикально воткнутая в землю, в этот день не давала там тени.
Но палка, вертикально воткнутая в землю в Александрии, на 800 км севернее Сиены, в тот же день отбрасывала коротенькую тень, которая показывала, что полуденное Солнце находится на семь с лишним градусов южнее зенита.
Карта Египта и положение городов Александрия и Сиена (Асуан) – измерив длину тени в этих городах и зная расстояние между ними, Эратосфен вычислил размер Земли
Если бы Земля была плоской, Солнце и в Александрии, и в Сиене одновременно стояло бы в зените. Одно то, что это было не так, уже доказывало, что поверхность Земли между этими двумя городами не плоская, а немного искривленная. То есть палка, вертикально воткнутая в землю в одном из них, оказывалась направленной под углом к палке, воткнутой вертикально в другом. Проще говоря – одна палка точно указывала прямо на Солнце, а вот другая — нет.
Логично было предположить, что чем больше будет кривизна поверхности Земли, тем больше должны быть и угол между палками и разница в длине отбрасываемой ими тени. Эратосфен тщательно подкрепил свои расчеты геометрическими построениями, но мы можем просто сказать, что поскольку разница примерно в 7° соответствует 800 км, то разница в 360° (или полный оборот по окружности) будет соответствовать пропорционально 40 000 км.
Если окружность шара известна, то известен и его диаметр, так как диаметр любой окружности равен ее длине, деленной на число π, равное примерно 3,14.
Таким образом, Эратосфен пришел к выводу, что окружность Земли составляет примерно 40 000 км, а диаметр Земли равен приблизительно 12 800 км. Площадь поверхности такого шара равна примерно 500 000 000 кв. км, т.е. в шесть раз больше того мира, который был известен древним.
Однако, земной Шар Эратосфена, по-видимому, оказался для древних греков уж чрезмерно большим, и когда позднее другие астрономы повторили его наблюдения и получили меньшие цифры (окружность 29 000 км, диаметр 9 200 км, площадь 250 000 000 кв. км), то именно эти цифры и были охотно приняты, а об открытии Эратосфена поспешили забыть.
Колумб, через полторы тысячи лет после Эратосфена, двигаясь в Индию, на самом деле располагал данными менее точными, чем в древности! Это просто невероятно.
«Шар Эратосфена» – чему равен диаметр земного шара?
Интересно, что именно эта – неверная точка зрения “застряла” в земной географии так надолго, что когда Христофор Колумб планировал своё плаванье с целью открытия западного пути в Индию, он придерживался именно этих расчетов! И прикидывая расстояние, которое предстоит преодолеть, вполне справедливо рассуждал, что легко преодолеет его даже с использованием тех (на самом деле довольно скудных) средств и технических возможностей, что были доступны на то время.
В итоге же, плаванье Колумба увенчалось успехом только потому, что в том месте, где он ожидал найти Азию, находилась Америка.
Лишь в 1522 г., когда единственный уцелевший корабль из флотилии Фернандо Магеллана вернулся на родину, были окончательно определены истинные размеры Земли – они почти в точности соответствовали тем цифрам, что Эратосфен рассчитал почти 1500 лет назад. Репутация древнегреческого географа, таким образом, была полностью восстановлена.
Более поздние измерения дали для окружности Земли по экватору цифру 40 075,7 км. Величина диаметра Земли в разных направлениях несколько различается, так как Земля — не совсем правильный шар, но средний диаметр земного шара составляет 12 742,44 км, а диаметр планеты по экватору равен 12 756 километров.
Площадь поверхности Земли равна 510 083 000 кв км.
Размеры нашей планеты с запада на восток и с юга на север – 40075 километров по окружности и 12742 км в диаметре. Если сравнить реальные размеры Земли с теми, что вычислил в свое время Эратосфен, поневоле проникаешься уважением к этому человеку
Как древние астрономы измерили размеры Земли?
24-01-2013, 09:08 | Наука и техника / Размышления о науке | разместил: VP | комментариев: (0) | просмотров: (11 151)
Как древние астрономы измерили размеры Земли?
Современные единицы измерения длины
Современные единицы измерения, связанные с размерами нашей планеты.
Метр
Первоначально метр был разработан, чтобы быть одной десятимиллионной (1/10, 000000) квадранта, расстояние между экватором и Северным полюсом. Иными словами, метр был определен как 1/10, 000000 расстояния от экватора Земли до Северного полюса измеряется по поверхности окружности (эллипсоида) Земли через долготу Парижа.
Используя данное значение, окружность идеально круглой Земле должна быть точно 40.000, 000 метров (или 40000 км ). Но так как форма Земного шара не идеальная окружность а больше похожа на эллипсоид, то на сегодня официальная величина окружности Земли по линии долготы является 40,007.86 км.
Морская миля
Морская миля в основе окружности планеты Земля. Если вы разделите окружность Земли на 360 градусов, а затем разделить каждый градус на 60 минут, вы получите 21600 минут дуги.
1 морская миля определяется как 1 минута дуги (окружности Земли). Эта единица измерения используется всеми странами для воздушных и морских перевозок. Использование 40,007.86 км по официальным данным окружности нашей планеты, мы получим значение морских миль в километры: 1,852 км (40,007.86 / 21600)
Древние единицы измерения показывают, что наши предки были в состоянии измерить размеры нашей планеты с идеальной точностью …
Измерение окружности Земли
Съемки на длинных выдержках показывают видимое движение звезд вокруг северного полюса.
Процесс измерения следует проводить в местах с хорошей видимостью неба, например, пустынной местности, в отдалении от населенных пунктов.
Идеальным выбором была бы Звезда, которая близко расположена к небесной оси Северного полюса (с указанием центра оси вращения Земли). В наши дни Полярная звезда будет лучшим выбором, однако тысячи лет назад, из-за прецессии (вращения оси Земли), Полярная звезда не находилась в районе Северного полюса (см. изображение ниже).
Прецессия- вращение оси Земли а течении 26 000 лет
Тщательное наблюдение за ночным небом позволит выбрать яркую звезду с наиболее подходящими параметрами для сравнения местоположения звезды с измеренными параметрами той же звезды с другого места.
Нажмите, чтобы увеличить
Например, в 2600 г. до н.э. (см. изображение выше) в Египте возле плато Гизы, когда звезды Мицар и Kochab (которые вращаются каждую ночь вокруг Северного полюса) будут совпадать с вертикальной линией (отмечено линией отвеса),звезда Мицар ( легко измерить высоту) будет идеальной звездой для сравнения её высоты в разных точках (А и B).
Так как звезды в космосе находятся слишком далеко от Земли используя эффект параллакса можно, зная расстояние между точками наблюдения D (база) и угол смещения α в радианах, определить расстояние до объекта:
эффект параллакса: (смещение или разница в видимом положении объекта рассматривается по двум различным точкам наблюдения), единственной причиной изменения измеренного угла северной звезды является кривизна окружности Земли.
Угловой диаметр Луны и Солнца почти одинаковы: 0,5 градуса.
Наши древние астрономы / Священнослужители, жрецы / могли производить измерения положения северной звезды с точностью до 1 градуса. Используя такой измерительный прибор для измерения угла ( астролябия ), калиброванной в градусах, он мог получить достаточно точные результаты (возможно с 0,25% степенью точности).
Если один из наших астрономов делал это измерение от места расположения в точке(A) возле Гизы (30 0 С), звезда Мицар должна была появиться около 41 градусов над местным горизонтом. Если второй астроном был расположен в 120 морских милях к югу от *точки (А) (* измеряется в древних единицах длины, конечно), он бы заметил, что высота одного и того же объекта (звезды) 39 градусов ( на 2 градуса ниже, чем высота измеряется в месте расположения ).
Эти 2 простых измерений позволили бы древним астрономам произвести расчет окружности Земли с достаточно высокой точностью:
Примечание: современные и точные данные: Окружность Земли между Северным и Южным полюсами:
21,602.6 морских миль = 24,859.82 миль (40008 км) Диаметр Земли на экваторе:6,887.7 морских миль = 7,926.28 км (12,756.1 км)