三国时,有一位大数学家竟要测量太阳的高度,结果却是失败的
古往今来,人们在面对伟大的自然力量时,总会情不自禁的发出一些疑问,比如,人是从哪里来的?我们赖以生存的地球又是在哪里?为什么会有白天和黑夜?……今天,小编就给您说一个有趣问题——太阳距离地球有多“高”?
(本文所有图片,全部来自网络,感谢原作者,如侵犯您的权利,请联系本号作者删除。图片与内容无关,请勿对号入座)
也许在当下这个问题很好回答,甚至是连小学生都知道,那么要是放在一千多年前的汉末三国时期呢?古人是怎么计算太阳高度的呢?今天小编就来给您揭秘,看看先民们伟大的智慧。
在汉末三国时期,我国有位数学家(也是天文学家)叫做赵爽,也就是注解《周脾算经》,并证明勾股定理(勾三股四弦五)的那位天才!当年,他就有过这样的疑问:太阳距离地球有多“高”?
也许对于很多人来说,这个问题想一想也就算了,但赵爽可是个数学家,所以他就要死磕出这个问题的答案,但又不可能直接拉着皮尺去测量(那是不可能的)。于是,赵爽就绞尽脑汁的去思考解决方案,后来他在注释《周脾算经》的时候突发奇想,发明了一个数学公式来计算高度,也就是现在著名的“日高公式”。
第一步:取两根长度一样的竹竿,然后一前一后的竖立在地上,高度记做“h”,再把竹竿之间的距离记做“s”;
第二步:太阳升起来后,竖立的两根竹竿会形成影子,所以影子的长度,可以分别记做“b”和“a”;
第三步:利用三角形相似原理绘制草图,即可得出太阳的高度(记做“H”)的计算公式:H=h(1+s/(b-a))。
看到这里,也许有的读者就看出问题了,因为在当时的测量条件下,两根竹竿影子的长度可以说几乎就是一样的(两根竹竿的距离太近),所以日高公式中“b-a”的数值就会极小,因此也就导致了“s/(b-a)“的数值极大(因为分母越小,分数越大)。最后,日高H 的数值就也会受到极大的影响,正所谓“失之毫厘,差之千里”。
所以在当时的测量条件下,日高公式也只能是在理论上成立,而这实践中却存在着极大的局限性,最典型的就比如说,如果测量出两根竹竿影子的长度相等,那就会得到“b-a=0”,而分母又不可能为0!
随着近代科学的不断发展,关于“太阳距离地球有‘高’?”的问题,也得到了完美的解决,其实问题也变成了“太阳距离地球有多远?”,经过科学的测量和计算,日地距离最大(远日点)为15210万千米,最小(近日点)为14710万千米,平均距离为14960万千米!那这个距离到底是个什么概念呢?
简单的说,太阳发出的光(光速约30万km/s),照到地球大约需要8分钟,而你如果从地球出发,走路(6km/h)去太阳,大约需要走3000年。
虽然我国一千多年前的古人,没有能准确的测量出日地之间的距离,但并不代表“日高公式”就是错的,只是当时受限于测量的技术水平。另外,这其实也反应了古人无穷的智慧,以及不断探索和进取的精神,而这也正是我们这一代人,需要去学习和传承的一种伟大民族之魂。
文澜海润工作室主编文秀才,本文撰写:特约历史撰稿人:刘立江的