趣味大地测量学/主题 01 · 地球椭球理论/第 2 集 · 地球怎么“变圆”,又怎么变得可测/深入

马蒙派两队人去沙漠里,走出整整一度

两队从同一点分头出发,走到正午太阳高度各差出一度再量回路程,得到「一度合五十六又三分之二阿拉伯里」;而他们要解决的根本不是地球有多大,是前人写下的「斯塔德」到底有多长。

九世纪初,阿拔斯王朝的哈里发马蒙想知道地球有多大。他手里并不缺答案:希腊人留下的书里写着一度合五百斯塔德,另一路传统又说一度合七十五罗马里。缺的是另一样东西——没人知道这些单位到底有多长:译成阿拉伯文之后,谁也说不清它们跟手头的腕尺、阿拉伯里是什么关系。于是他做了一件今天看来很现代的事:不再费心考据前人的单位,而是直接用自己的尺子,把地球重新量一遍。

在沙漠里走出一度

图版 1出发点在辛贾尔,另一份记述作帕尔米拉附近,两地相距三百多公里;图上那一小段竖线就是两队走过的全部范围。

这趟测量的记录出自当时的天文学家哈巴什,据他说,是听领队哈立德亲口讲的。马蒙派出哈立德、仪器匠阿里·伊本·伊萨和测量师艾哈迈德一行,带上木匠和铜匠,赶赴辛贾尔(今伊拉克北部)的荒漠。队伍兵分两路:哈立德带队朝北极星的方向走,阿里与艾哈迈德带队朝正南走。两队各自一路观测正午太阳的高度,扣除太阳自身每日的高度变化,一直走到与出发点差了整整一度为止。他们在那里插下箭杆作记号,量出箭杆与出发点之间的路程,再回到箭杆处复核一遍。最终得出的结论是:地上的一度合五十六阿拉伯里,一阿拉伯里等于四千「黑腕尺」——那是马蒙定下的尺子,平时量布匹、量田地、量驿程,用的都是它。

这套做法的内核与埃拉托色尼完全相同:天上一个角,地上一段路。不同的只是量角的方式——不等夏至、不靠深井,而是走到角度差出整整一度为止,把那个角「走」出来。

一度到底是五十六又几分之几

同一次测量,不同文献记下来的数字却大不一样:五十六里、五十六又四分之一、五十六又三分之二、五十七里全都有;另一份记述甚至把地点写成了帕尔米拉附近,而不是辛贾尔。一百多年后的比鲁尼,就曾为这几分之几的差别深感困扰。后来流传最广的是五十六又三分之二,拿它乘以三百六十,算出周长两万零四百阿拉伯里——比鲁尼记下的正是这个算法。

这个数字折合成公里究竟有多准,今天依然争论不休,症结和当年的斯塔德一模一样:黑腕尺到底有多长,全靠后人反推。有研究者按一腕尺 49.3 厘米算,一阿拉伯里约 1972 米,五十六又三分之二里折算下来在一百一十公里上下;可这个腕尺长度,恰恰是先假定了「他们量得很准」再倒推出来的。也有研究者觉得这个结果准得可疑,怀疑那次出行与其说是实地走出了一个新数字,不如说是在流传下来的几种旧值里挑定了一种。

在测量史上,这次行动的意义不在那个数字本身,而在于动机:与其猜测前人的单位,不如用自己的尺子把地球重新量一遍。

这一集的其他支线

深入
  • 影子只给比,不给角
  • 斯塔德:同一个二十五万,为什么能量出两个地球
  • 唐代那次:从「千里差一寸」到「三百五十一里八十步」
  • 比鲁尼的一座山
硬核
  • 埃拉托色尼的两条近似各值多少
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