Как доказать, что Земля действительно круглая: такое объяснение поймет даже ребенок!

На сегодняшний день астрономы не нашли ни одно достаточно большое тело в космосе, которое имело бы отличную от шара форму. Все дело в том, что шар — это фигура с наименьшей площадью поверхности при наибольшем объеме. Эти характеристики удовлетворяют правилу минимума энергии — при образовании система стремится к состоянию, в котором ее энергия минимальна. Именно поэтому Земля круглая, ведь в другой форме она просто не была бы устойчива и все равно во временем превратилась бы в шар.

Самую первую теорию круглой Земли предложил всем известный древнегреческий математик Пифагор в VI веке до н. э. Сыграли роль в распространении этой точки зрения и другие умы Древней Греции, такие как Аристотель, Платон и Эратосфен. В Средневековье эта теория была подвергнута критике со стороны церкви, однако несмотря на все трудности, ученые смогли сохранить истину и донести ее до широких масс.

Начнем с того, что определимся с очертаниями родной планеты. Имеет ли она форму чемодана или там, внизу черепаха и слоны? Есть очень простой способ понять, что Земля — это диск или сфера. Для этого достаточно дождаться полного лунного затмения, они происходят каждый год. Поезжайте с ребенком туда, где в этот день точно будет ясное небо, и смотрите, как круглая тень Земли медленно закрывает Луну. Перед этим продемонстрируйте, как форма тени зависит от тени предмета — покажите тенями рук на стене волка или лося. Если тень круглая, значит, и тело, которое ее отбрасывает, круглое. После этого останется только понять, имеет земля форму шара или диска.

Чтобы ответить на вопрос о том, является ли Земля круглой или плоской, нам понадобится: выбраться за город, мячик и муравей (жук, божья коровка или таракан — на выбор).

Сначала нам нужно найти высокое отдельно стоящее на равнинной местности сооружение (например, опору линии электропередач) и пойти от него. Точно так же, как корабль на море, опора будет пропадать из виду не сразу, а постепенно — сначала «ноги», потом средняя часть и, наконец, верхушка с проводами. Это может показаться странным, но если «смотреть за руками» внимательно, можно объяснить, что Земля круглая детям.

Теперь интерпретируем результаты наблюдений. Если бы мы имели дело с высокой башней на плоскости, то она, отдаляясь, становилась бы все меньше и меньше, но, даже оставаясь едва заметной, была бы видна полностью. На поверхности сферы же объекты пропадают из виду постепенно. Этот опыт показывает, что Земля круглая.

Для закрепления проведем тот же самый опыт в меньшем масштабе — он также призван показать, что Земля — шар. Берем мячик и сажаем на него насекомое. Подносим мячик очень-очень близко к глазам так, чтобы насекомое оказалось наполовину за «горзонтом» — дальним видимым краем мячика. Видна будет только часть тела животного — как видна издалека только часть вышки. Теперь можно с уверенностью заключить, что мы живем на поверхности земного (кроме шуток) шара.

Еще один отличный способ убедиться в том, что Земля круглая — выйти на рассвете в поле. Захватите с собой часы и стойте лицом к самому светлому краю неба. Как только краешек Солнца (или Луны — это неважно) покажется за горизонтом, лягте на Землю и засеките время. Смотрите в том же направлении. На несколько секунд светило снова скроется за горизонтом. Почему? Потому что вы изменили угол наблюдения, и на короткое время Солнце (или Луна) оказались скрыты от вас выпуклой поверхностью Земли.

То же самое можно проделать на закате или наблюдая, как садится Луна, но только в обратном порядке: сначала наблюдать лежа, а потом — стоя. Так вы получите новые доказательства, что Земля круглая.

Впервые длину окружности экватора рассчитал библиотекарь Александрийской библиотеки Эратосфен Киренский. Древний мудрец сравнил отклонение Солнца от зенита в один и тот же день года в двух городах, расположенных на расстоянии 800 километров друг от друга — Александрии и Сиене. Уже тогда, используя знания геометрии, люди определили, что Земля круглая.

Солнце в зените поймать легко: в этот момент его лучи падают даже на дно глубоких ям (Эратосфен ориентировался на колодцы), а предметы не отбрасывают тени. В один и тот же день Солнце роняло на Александрию отвесные лучи, а в Сиенне — нет. Оно отклонялось от зенита на 7,2°. Семь градусов от 360 — это два процента. Умножаем 800 на 50 и получаем 40 тысяч (километров): такова длина Экватора, это подтверждено и современными высокоточными измерениями.

Повторить эксперимент Эратосфена довольно просто, но придётся заручиться помощью друзей в другом городе. Дождитесь момента, когда Солнце будет в зените (можно дать слабину и посмотреть в интернете, можно ориентироваться по солнечным часам — палке, воткнутой в Землю. Когда тень самая короткая, тогда Солнце ближе всего к зениту). Над средней полосой Солнце никогда не бывает в зените, но это неважно. Важно в тот момент, когда тень от вашей палки дойдёт до своего минимума, позвонить друзьям в город, расположенный от вас довольно далеко — из Москвы, например, в Петербург, и попросить измерить длину тени у них (и высоту палки). Рассчитайте значение острого угла между палкой и воображаемой прямой от конца палки до конца тени у вас и в далёком городе. Дальше — чистая арифметика: должно получиться около 40 тысяч километров. Лишнее доказательство, что Земля круглая.

Возвращаемся к экспериментам с часами и восходами (закатами). Мы не просто так засекали время: зная его и собственный рост, можно решить задачку о радиусе нашей планеты и показать, что Земля — шар.

Сначала найдем угол, на который Земля, имеющая форму шара, повернулась в промежутке между тем, как вы увидели краешек восходящего Солнца или Луны на рассвете стоя и лежа. Для этого решите простую пропорцию. Если Земля поворачивается на 360° за 24 часа, то на какой угол она повернулась за время, которое вы засекли? Посчитайте и назовите его углом α.

Представьте, что это не вы падали и вставали. Вместо этого восход наблюдали два человека: Иван 1 и Иван 2, на таком расстоянии друг от друга, что первый увидел Солнце позже другого ровно на то самое время T. Два радиуса R до Ивана 1 и Ивана 2 образуют равнобедренный треугольник с углом α.

Дополните радиус до Ивана 2 отрезком, равным вашему росту h, и соедините его конец с точкой, где стоит Иван 1. Получим прямоугольный треугольник с гипотенузой R+h и известным острым углом. Немного тригонометрии — и мы вычисляем радиус Земли.