Как люди изучали свою Землю

В третьем и частично во втором веках до нашей эры жил в Мусейоне географ Эратосфен из города Кирены. Был он одним из первых директоров библиотеки и прославился тем, что кроме географического описания всех известных древним грекам стран определил еще и размеры Земли. Случилось это так...

Услыхал как-то Эратосфен, что в Сиене (ныне Ассуан) в самый длинный день в году — 21 июня, когда солнце поднимается на наибольшую высоту, полуденные солнечные лучи освещают дно самого глубокого колодца в городе. А что это означало? Только то, что в полдень лучи солнца падали вертикально и солнце стояло точно в зените.

Эратосфен проверил: в тот же день в Александрии, расположенной в пяти тысячах стадий севернее Сиены, тень от столбика, отбрасываемая солнцем на сферическую чашу солнечных часов, равнялась 1/50 длины полной окружности чаши. Значит расстояние между Сиеной и Александрией тоже должно было равняться 1/50 окружности Земли. Пятьдесят помножить на пять тысяч — получится двести пятьдесят тысяч стадий. Это и есть окружность всей планеты.

Сегодня мы не знаем точно, чему равняется стадия Эратосфена. Были стадии греческие, были египетские, были и другие. Но даже если взять самые крайние значения, то и в этом случае расчеты Эратосфена оказываются весьма близкими к результатам сегодняшних измерений. Правда, труды древнегреческого географа мало чем помогли современникам. Сначала ему не очень-то поверили, а потом забыли. Путешественники еще не объехали земной шар. Еще не были открыты даже все его континенты. Так что первое измерение нашей планеты, хоть и было достаточно точным, но опередило свое время.

Потом было много попыток повторить его расчеты. О некоторых я вам расскажу, не для того чтобы вы их запомнили, но чтобы имели представление о большом труде, вложенном в решение этой задачи.

Уточнить измерения Эратосфена попытался александриец Посидоний. Он заметил время, которое требовалось кораблям, чтобы достичь из порта Александрии лежащего к северу острова Родоса. Вычислил скорость плывущего судна и узнал путь. Этот путь он принял за дугу меридиана. Потом по высоте звезд над горизонтом вычислил, сколько градусов заключает в себе найденная дуга, и рассчитал окружность Земли. Однако его результаты оказались значительно менее точными, чем у его предшественника.

С каждым веком все дальше уходили купцы со своими товарами, привыкали к далеким походам и воины. И перед людьми вставала важнейшая проблема — научиться измерять расстояния. Ведь в древности большинство путешественников, кочевников и охотников вместо расстояний отмечали время, необходимое для преодоления пройденного пути. Так, мореплаватели говорили, что от одного острова до другого два или три дневных перехода при попутном ветре. Солдаты мерили путь от одной крепости до другой временем пеших переходов. А как быть купцам? Торговые дальние пути проходили по морям и пустыням, по степям и горным дорогам. По воде плыли торговцы на кораблях. В пустынях перегружали товары на верблюдов. По степям скакали на лошадях. А по горным дорогам везли свое добро на яках. У каждого «вида транспорта» — своя скорость. И чем длиннее становились маршруты, тем острее оказывалась задача: как измерять большие расстояния? Как научиться измерять Землю?

Почти тысячу лет не встречается в истории упоминаний о новых измерениях планеты. Но в IX веке по поручению халифа Аль-Маммуна два арабских математика и астронома применили александрийский способ Эратосфена. Летописи сохранили лишь упоминание о работе. Результаты оказались утерянными.

В 1525 году французский врач Фернель приспособил к колесу своего экипажа счетчик оборотов. И отправился из Парижа в Амьен, который лежал к северу от столицы на парижском меридиане. В конечных пунктах пути Фернель измерил высоту солнца и узнал, какую часть меридиана составляет пройденное расстояние. Дальше легко было вычислить окружность Земли. К сожалению, неровности дороги и неточность астрономических измерений привели француза к очень большой ошибке. После Фернеля ученые пришли к мысли о том, что нужен какой-то иной метод измерений, который не зависел бы от неровностей почвы и от пути, который выбирают лошади, везущие экипаж.

Далее прошло уже чуть меньше ста лет, и голландский математик Виллеброд Снеллиус предложил именно такой способ, который требовался. Назвали этот метод триангуляцией, от латинского слова «триангулюм», что означало — «треугольник». Снеллиус заменил непосредственное измерение дуги меридиана по неровной земной поверхности измерением углов треугольников, которые можно было построить по ориентирам, например по далеким горным вершинам, и по одной стороне треугольника. При этом измеряемую сторону Снеллиус предлагал делать очень маленькой, располагая ее на ровной хорошо очищенной площадке.