秘鲁

科学家们是怎么测算地球周长的呢一根木棍和

发布时间:2023/4/19 10:58:40   点击数:

在半个世纪的时间里,人们想要测算出地球的大小,大多使用很严格的测量方法。最先做出这种尝试的人是理查德·诺伍德。诺伍德爱好三角学,因此也爱好三角形,他想在航海方面用上一点数学,于是决定计算1度经线的长度。

诺伍德背靠着伦敦塔踏上了征途,历时两年向北走了公里来到约克,一边走一边不停地拉直和测量一根链子。在此过程中,他考虑到土地的起伏、道路的弯曲,始终一丝不苟地对数据进行校正。他已经在伦敦做完第一次测量。根据这次测量,他推断出地球1度经线的长度,从而计算出地球的整个周长。他得出的数字是每度经线的长度为.72公里。

年,诺伍德一部在航海方面的杰作《水手的实践》出版,立即赢得一批拥护者。这本书共出版了17次,他去世25年以后仍在印刷。诺伍德携家人回到了百慕大,成为一名成功的种植园主,空闲时间便研究他心爱的三角学。他在那里度过了38年。然而,他这38年过得并不愉快。在离开英格兰以后的航行途中,他两个年幼的儿子跟纳撒尼尔·怀特牧师同住一个船舱,不知怎的让这位牧师深受精神创伤,在他余生的许多时间里想方设法来找诺伍德的麻烦。

诺伍德两个女儿的婚姻都不尽如人意,有个女婿可能受那位牧师的唆使,不断为了小事去法院控告诺伍德,惹得他非常气愤。在17世纪50年代,百慕大开始流行审讯巫师,诺伍德提心吊胆地度过了最后的岁月,担心自己那些带有神秘符号的三角学论文会被看作是在跟魔鬼交流。他就在不愉快的环境中度过了晚年。

与此同时,测定地球周长的势头已经到达了法国。在那里,天文学家让·皮卡尔发明了一种极其复杂的三角测绘法,他花了两年时间穿越法国,用三角测绘法进行测量;之后,他宣布了一个更加精确的测量结果:1度经线为.46公里。法国人为此感到非常自豪,但这个结果是建立在地球是个圆球这个假设上的,而不是椭圆形。

皮卡尔死后,乔瓦尼和雅克·卡西尼父子在更大的区域内重复了皮卡尔的实验。他们得出的结果显示,地球鼓起的地方不是在赤道,而是在两极。换句话说,牛顿完全错了。正因为如此,科学院派遣布格和孔达米纳去南美洲重新测量。

他们选择了安第斯山脉,因为他们需要测量靠近赤道的地方,以确定那里的圆度是否真有差异。秘鲁的大山经常云雾笼罩,这个小组常常等上几个星期,才等得上一个小时的晴天来进行测量。不仅如此,他们选了个地球上几乎最难对付的地形,要抵达那些大山,他们不得不渡过湍急的河流,钻过密密的丛林,穿越几公里高的卵石沙漠。布格和孔达米纳是坚忍不拔的人。他们坚持执行任务,度过了漫长的九年半时间。在这个项目快要完成的时候,他们突然得到消息,说另一个法国考察队在斯堪的纳维亚半岛北部进行测量,发现正如牛顿断言的那样,赤道地区的测量结果,要比环绕两极上下测量的结果厚出43公里。

因此,布格和孔达米纳花了将近10年时间,只是证明第一个法国小组是正确的。他们没精打采地结束了测量工作,然后默不作声地回到海边,乘船踏上了归途。

牛顿在《原理》中作的另一个推测是:一根挂在大山附近的铅垂线,会受到大山和地球引力质量的影响,向大山倾斜。如果能精确测量那个偏差,计算大山的质量,便可以算出万有引力的常数,同时还可以算出地球的质量。

布格和孔达米纳在秘鲁的钦博拉索山做过这种试验,但是没有成功,一方面是因为技术难度很大,一方面是因为他们内部吵得不可开交。30年后才在英国由皇家天文学家内维尔·马斯基林重新启动。

马斯基林意识到,问题的关键在于找到一座形状规则的山,能够估测它的质量。在他的敦促之下,英国皇家学会同意聘请一位可靠的人去考察英伦三岛,看看能否找到这样的一座山。马斯基林恰好认识这样的一个人——天文学家和测量学家查尔斯·梅森。马斯基林和梅森曾一块儿承担测量金星凌日现象,是多年的好友。

年,梅森应马斯基林的请求,奉命寻找一座山,测量引力偏差;最后,他发回报告,他们需要的山位于苏格兰高地中部,就在泰湖那里,名叫斯希哈林山。然而,他怎么也不肯去对它进行测量。这个工作又落在了马斯基林身上。年夏天,马斯基林的测量队伍从每个可能的位置作了数百次的测量。

承担测量计算工作的是一位名叫查尔斯·赫顿的数学家。根据斯希哈林山的测量结果,赫顿计算出地球的质量为万亿吨。在此基础上,可以推算出太阳系中所有主要天体的质量。因此,我们从这一次实验知道了地球、太阳、月球和其他行星及其卫星的质量。

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