Làm sao con người tính được chu vi Trái Đất chỉ bằng một cây gậy

Eratosthenes, nhà bác học thời cổ đại, đã ước tính ra chu vi Trái Đất chỉ với 1 cây gậy. Ảnh: Ancient Pages.

Vào khoảng 2.240 năm trước, một nhà bác học có tên Eratosthenes đã tính toán chu vi của Trái Đất chỉ bằng một cây gậy gỗ. Thậm chí, con số mà Eratosthenes đưa ra chỉ có sai số khoảng 1% so với số liệu mà con người hiện đại tính ra ngày nay.

Nhà bác học Eratosthenes (276-194 TCN) sinh ra ở Cyrene, một vùng thuộc Libya ngày nay. Sau khi học tập ở Athens, ông đã đến Alexandria (Ai Cập), một trong những thành phố phồn thịnh và trung tâm học thuật thời bấy giờ. Dưới sự bảo trợ của vua Ptolemy, Eratosthenes đã điều hành thư viện Alexandria nổi tiếng.

Theo đó, tại thành phố Syene có một cái giếng rất nổi tiếng. Điều đặc biệt nằm ở chỗ vào buổi trưa ngày hạ chí, mặt trời sẽ chiếu thẳng xuống giếng mà không tạo ra bóng râm. Lý do được đưa ra là thành phố Syene nằm ngay trên chí tuyến. Vào ngày hạ chí, mặt trời sẽ chiếu thẳng xuống đỉnh đầu.

Tất nhiên, nhà bác học Eratosthenes đã nghe về điều này và ông nhận thấy cơ hội. Bên cạnh đó, Alexandria (nơi Eratosthenes làm việc) lại nằm ngay phía bắc của Syene. Vì vậy, 2 địa điểm nằm trên cùng một kinh tuyến và có cùng kinh độ.

Eratosthenes phát hiện ra Alexandria và Syene có chung kinh tuyến. Ảnh: The Cultural Tutor.

Tại Alexandria, vào buổi trưa ngày hạ chí, Eratosthenes đã đặt một chiếc que xuống đất và đo góc của tia nắng mặt trời dựa trên bóng của chiếc que. Lúc đó, Eratosthenes có một góc 7 độ, tức là khoảng 1/50 chu vi của vòng tròn.

Do đó, Eratosthenes tính toán rằng khoảng cách giữa Alexandria và Syene (trong đó góc là 0 độ) chiếm 1/50 tổng chu vi của trái đất. Ông tiếp tục nhân khoảng cách đó với 50 và ra 250.000 stadia (đơn vị sử dụng thời cổ đại).

Sau cùng, Eratosthenes đã ước tính chu vi của Trái Đất với một con số tương đối, nằm trong khoảng giữa 24.300 và 25.000 dặm (39.100-40.300 km). Hiện tại, các nhà khoa học đã ước tính chu vi của Trái Đất là 24.900 dặm (40.075 km). Điều này chứng minh rằng tính toán của Eratosthenes chỉ có sai số dưới 1%.

Ước tính chu vi Trái Đất của Eratosthenes chỉ có sai số dưới 1% so với số liệu ngày nay. Ảnh: The Cultural Tutor.

Eratosthenes đã viết tất cả công thức tính toán trong một cuốn sách. Song, nó đã bị thất lạc nhiều năm cho đến khi Cleomedes, một nhà thiên văn học người Hy Lạp (10-70), viết lại dưới dạng giản lược các phép tính của Eratosthenes. Đây cũng là phương pháp mà chúng ta biết đến ngày nay.

Trong đó, Cleomedes viết rằng các phương pháp ban đầu của Eratosthenes phức tạp hơn nhiều so với bản giản lược. Sau cùng, Cleomedes đã bày tỏ sự thán phục khi Eratosthenes có thể tính toán chu vi tương đối của Trái Đất chỉ với một cây gậy, một cái giếng và các kiến thức liên quan đến địa lý.