Эволюция представлений о форме и размерах Земли

Представления о форме и размерах Земли, существовавшие в разные времена, были весьма различными, порой просто фантастичными, как, например, в Средние века. Однако мысль о шарообразности Земли высказывалась не один раз многими учеными.

Древние индусы, вавилоняне и греки считали Землю плоской или плоско-выпуклой, и что она держится на опорах. Впервые идея о шарообразности Земли была выдвинута, вероятно, халдейскими жрецами в VI в. до н.э. С таким же утверждением выступал грек Фалалей. Живший в VI в. до н.э. древнегреческий философ и математик Пифагор утверждал, что Земля, как «совершенное тело», должна иметь совершенную форму шара, а его современник Парменид объяснил, что никаких подпор у Земли нет. Великий греческий ученый Аристотель в своем трактате «О небе» привел ряд доказательств шарообразности Земли.

Что касается размеров земного шара, то попытки измерить Землю, делались не один раз. Однако первое исторически достоверное измерение Земли проделал древнегреческий ученый Эратосфен в III в. до н.э. Он заметил, что в двух египетских городах, расположенных па Ниле, в одно и то же время солнце стоит в Сиене (нынешнем Асуане) почти в зените, тогда как в Александрии светит под углом. Зная расстояние S между городами (на рис. 1 дуга сферы AС) и измерив с помощью гномона, закрепленного в полусферической чаше, угол z (зенитное расстояние), Эратосфен вычислил радиус Земли R: R = (180° × S)/(mp), z = m.

Поскольку расстояние между городами в то время измерялось в стадиях, нельзя определить, насколько точен был результат измерений Эратосфена. Стадией греки называли расстояние, которое проходил человек спокойным шагом от момента появления края солнца над горизонтом до момента появления всего его диска, что составляет примерно 158 – 185 м. Современные расчеты, выполненные при этих приблизительных значениях, дали результат R = 6 311–6 320 км, который следует признать вполне удовлетворительным, поскольку сейчас мы принимаем радиус Земли равным 6 371 км.

Рис. 1. Определение радиуса Земли Эратосфеном

В Средние века в развитии всей науки, в том числе и геодезии, наступил застой. Церковь и инквизиция передовое представление о мироздании объявили ересью. Интерес к геодезии вновь возник в эпоху Возрождения. Известные кругосветные путешествия в период Великих географических открытий подтвердили опытным путем, что Земля – шар.

И. Ньютон в опубликованном трактате в 1687 г. «Математические начала натуральной философии» утверждал, что из-за вращения вокруг своей оси Земля должна быть сплюснутой у полюсов и представлять собой сфероид или эллипсоид вращения, т. е. фигуру, которая получается, если вращать эллипс вокруг малой оси. Эта идея требовала подтверждения. Для этого Парижская академия наук организовала две экспедиции: одну в Перу, поближе к экватору, другую в Лапландию – на север Финляндии. Экспедиции должны были произвести измерения длин дуг меридианов, один градус которых, если Земля действительно сплюснута у полюсов, должен быть неодинаков на севере и на юге. Результат определений подтвердил сфероидальность Земли.