[Перевод] Спросите Итана: откуда нам известно, что Земля не плоская?
Периодически в интернете объявляется мистификация или заявление, которое, несмотря на удивительную абсурдность, начинает распространяться со скоростью вируса, и в этот процесс могут оказаться втянутыми даже самые осторожные люди. Но наука не перестаёт быть правдой, даже если кто-то не хочет принимать её. Любой научный вопрос прекрасен следующим: если вы в нём достигли достаточного экспертного уровня, ответ вы сможете вывести сами. Эта возможность убедить себя в правде, несмотря на то, что может заявлять любой авторитет, отделяет науку от всех других занятий. Именно по этому поводу задаёт вопрос наш читатель, с отвергающим круглую Землю другом:
У меня есть друг, уже несколько лет верящий и рассказывающий всем о теории «плоской Земли». Не верю, что наша или любая другая планета плоская, но что вы думаете по поводу такой теории?
Замечательно то, что это не моя вера или убеждение — это логический вывод.
Нам, конечно же, проще всего будет отправиться в космос и сфотографировать Землю. С 1940-х наши ракеты были способны забираться достаточно высоко, чтобы напрямую сфотографировать кривизну Земли. Продвигаясь всё дальше, от суборбитальных высот до низкой околоземной орбиты и далее, до огромных расстояний от Земли, мы могли получать её изображения всё возрастающего качества, и в результате смогли увидеть её целиком. Мы даже посещали другие миры Солнечной системы, используя гравитационное влияние Земли и других миров, чтобы попасть на них. Зонд Messenger от НАСА воспользовался этим приёмом несколько лет назад, и сделал несколько серий фотографий, пролетая мимо Земли, запечатлев нашу круглую и вращающуюся планету.
Но до 1940-х было невозможно определить форму Земли, просто покинув её и взглянув на неё со стороны. Может показаться, что без помощи современных технологий на этот вопрос ответить нельзя, как нельзя узнать цвет своего глаза, не видя отражения, фотографии или не обладая другими источниками информации. Но у нас есть несколько доказательств определённой формы нашей планеты, не требующих покидать её и делать фото. Рассмотрим, например, лунное затмение — когда Земля проходит между Солнцем и Луной.
Во время неполных фаз лунного затмения тень Земли можно видеть на поверхности Луны, и вполне ясно видно, что она отбрасывает круглую тень.
Смотря на Луну во время идеального или почти идеального расположения, мы видим тень от Земли на Луне. И неважно, когда случается затмение, в какое время года, на каком участке орбиты вокруг Солнца находится Земля, или с каких мест Земли можно видеть затмение — тень всегда говорит об одном: тень Земли круглая, и её физический размер гораздо больше лунного. Вы могли бы возражать, что Земля может быть плоской или круглой, а не сферической формы, но то, что мы наблюдаем, как Луна и звёзды восходят в разное время в разных местах (на разных долготах), и то, что вокруг земного шара можно путешествовать, делает невозможным вариант плоского диска.
Но допустим, вы не хотите основываться на технологиях XVI века, не знаете ничего о гелиоцентризме, существовании Луны или даже что-то о географии за пределами крохотного региона, где вы обитаете. Хотите — верьте, хотите — нет, но именно в такой ситуации оказался Эратосфен Киренский примерно 2300 лет назад, когда он стал первым человеком, не только сделавшим заключение о том, что Земля круглая, но и измерившим её размер! Живя в Александрии, Эратосфен получал удивительные письма из города Сиена (ныне — Асуан) на юге Египта. В частности, в письмах утверждалось, что время летнего солнцестояния
тень человека, заглянувшего в глубокий колодец в полдень, перекрывает отражение Солнца.
Иначе говоря, в это время Солнце находится прямо над головой, ни на градус к югу, северу, востоку или западу. И если взять абсолютно вертикальный объект, он не будет отбрасывать никакой тени. В мире действительно есть такие места.
Полдень лахайна на Гавайях, где дважды в год объекты отбрасывают вертикальную тень
Но Эратосфен знал, что в Александрии, где он жил, такого не происходит. Солнце, конечно, ближе подходит к зениту в полдень летнего солнцестояния, чем в любое другое время года, но вертикальные объекты кое-какие тени всё же отбрасывают. И, как любой хороший учёный, Эратосфен провёл эксперимент. Измерив длину тени, отбрасываемой вертикальной палочкой во время летнего солнцестояния (когда тень была минимальной), он смог выяснить, под каким углом лучи солнца падают на Александрию по отношению к вертикали.
Он получил 1/50 круга, или 7,2 градуса. Но в это время в Сиене Солнце составляло с вертикальной палочкой угол в ноль градусов! Что могло стать причиной этого? Во время гениального озарения Эратосфен понял, что лучи Солнца могут быть параллельными, а поверхность Земли — изогнутой!
Если бы Земля была идеально плоской, тогда лучи Солнца отбрасывали бы идентичные тени в полдень в день летнего солнцестояния по всей Земле, вне зависимости от вашего местоположения. Но если поверхность Земли изогнута, Солнце в разных местах будет отбрасывать разные тени в один и тот же день, в зависимости от угла, под которым лучи падают на объект. Измерив разницу в угле тени между двумя точками на поверхности Земли, впервые стало возможным вычислить размер Земли.
Если Эратосфен мог бы узнать расстояние между Александрией и Сиеной, зная угловую разницу между двумя городами, можно было вычислить окружность Земли! Если бы у него был свой аспирант, он отправил бы его в путешествие для измерения расстояния! Но ему пришлось основываться на чужих сообщениях о расстоянии между городами. А самым точным методом измерения того времени было…
Путешествие на верблюдах. Поэтому критику его точности можно понять. Тем не менее, он получил, что расстояние между Сиеной и Александрией равняется 5000 стадиев. Вопрос в длине стадия. Ответ зависит от того, использовал ли Эратосфен, грек, живущий в Египте, аттический стадий или египетский –, а по поводу этого историки спорят до сих пор. Аттический стадий, более часто использовавшийся, равнялся 185 метрам. С его использованием можно получить окружность Земли в 46620 км, что всего на 16% больше реальной. Но египетский стадий равен 157,7 м, и вполне возможно, что именно его имел в виду Эратосфен. А в этом случае мы получаем значение в 39375 км, что всего на 2% отличается от современного значения в 40041 км!
Вне зависимости от конкретных значений, Эратосфен стал первым в мире географом, изобрёл концепции широты и долготы, используемые нами и по сей день, и построил первые модели и карты на основе сферической Земли. И хотя много чего потерялось за прошедшие полтора тысячелетия, идеи о сферичности Земли и примерном размере её окружности никуда не девались. Сегодня любой человек может повторить тот же эксперимент с двумя местами, расположенными на одной долготе — просто переместившись на север или на юг со своего места — и при помощи аналогичных измерений длин теней измерить окружность Земли. Так что, Майкл, не нужно верить мне на слово, приглашайте своего друга и ставьте эксперимент сами. Если вы готовы слушать то, что Вселенная рассказывает вам о себе, и вы потратите время на точное измерение и не ошибётесь в геометрии, вы сможете сами убедиться в ответе!
