老人星擦着地平线,他就量出了地球
一个角配一段距离,48 乘 5000 得 240000 斯塔德——只比真值小百分之五。可那是两个错几乎抵消的结果,而他自己偏取了另一个数。
克莱奥迈季斯《论天体的圆周运动》第一卷第十节记下了这一算:老人星在希腊看不见,在罗得岛刚刚擦着地平线升起又落下;同一颗星在亚历山德里亚上中天时,高出地平线「一个宫的四分之一,也就是黄道圈的四十八分之一」,即 7.5 度。两地当作同一条子午线上,相距「一般认为是 5000 斯塔德」。于是地球周长是 48 乘 5000,等于 240000 斯塔德。办法本身与埃拉托色尼同一路,只是把日影换成了一颗星。这一算可以逐项核。老人星今天赤纬 −52.70 度,把自行与岁差一起推回前 100 年是 −52.67 度,几乎没动;在罗得城(北纬 36.43 度)它的上中天高度只有 0.90 度,确实是擦着地平线——这一头他没有编。可另一头对不上:在亚历山德里亚(北纬 31.20 度)它该升到 6.13 度,而两地的纬差只有 5.23 度,他取的 7.5 度比后者大了三分之一还多。这里有两层错:星在罗得岛并非恰好为零,方法本身就把纬差多算了 0.90 度;而 7.5 度这个数又比实测该有的 6.13 度还大——它是黄道十二宫的四分之一,一个太圆整的数,今人因此有指出,克莱奥迈季斯这一节整个是教科书式的示范,未必记录了一次真实的测量。距离那一头也偏大:罗得城到亚历山德里亚的大圆距离是 603 公里,按一斯塔德 157.5 米折算是 3827 斯塔德,而他用的 5000 是水手给的上限(另有人说 4000),埃拉托色尼靠日影量出的是 3750。妙处在于两个错的方向相反:角大了 1.43 倍,距离大了 1.31 倍,商几乎不变——240000 斯塔德若按 157.5 米算是 37800 公里,只比真值 40008 公里小 5.5%。而斯特拉波说,他偏取的是「最新测量里把地球算得最小的那个数,约 180000 斯塔德」;那正是 48 乘 3750,也就是把距离换成埃拉托色尼的对数、却留着自己那个错的角。两个错不再抵消,地球于是缩掉六分之一——托勒密取走的正是这个数,《地理学》里每一度只剩九十来公里,一千三百年后哥伦布往西算出的那片海也就窄了一半。
拨角度与距离,看周长怎么变;下面那条误差带标出两个错在哪一档正好抵消
他的两个输入都在克莱奥迈季斯书里:老人星在罗得岛刚刚擦着地平线,同一颗星在亚历山德里亚上中天时高「一个宫的四分之一,即黄道圈的四十八分之一」,也就是 7.5°;两地「一般认为」相距 5000 斯塔德。于是 48 乘 5000 得 240000。 擦地平那一头是真的:老人星今天赤纬 −52.70°,连自行带岁差推回前 100 年是 −52.67°,两千一百年几乎没动,在罗得城的上中天高度只有 0.90°。另一头却不对:同一颗星在亚历山德里亚该升到 6.13°,而两地纬差只有 5.23°——星在罗得岛并非恰好为零,这个办法本身就把纬差多算了 0.90°,而他用的 7.5° 比 6.13° 还大,它是黄道一宫的四分之一,一个太圆整的数。距离那一头同样偏大:两地大圆距离 603 公里,按 157.5 米一斯塔德是 3827,而埃拉托色尼用日影量出的 3750 与真值只差 2%。 妙处是两个错方向相反。角大了 1.43 倍、距离大了 1.31 倍,商几乎不变:下面那张图里,5000 那条曲线与真值线交在 7.09°,而他站在 7.50°——只差 0.41°,于是 240000 斯塔德按 157.5 米折算是 37800 公里,只比真值小 5.5%。按 185 米折算则大 11.0%,一斯塔德到底多长至今没有定论,这也是这一算永远说不出「他有多准」的原因。可他偏取的是另一个数:斯特拉波说他取的是「最新测量里把地球算得最小的那个数,约 180000 斯塔德」,那正是 48 乘 3750——把距离换成了对的,却留着自己那个错的角。两个错不再抵消,地球缩掉六分之一,而托勒密取走的正是这一个。
