Chu vi trái đất là bao nhiêu km

Từ hơn 2.000 năm trước, một nhà bác học thời cổ đại chỉ sử dụng một cây gậy để có thể tính ra chu vi tương đối của Trái đất với độ chính xác tới 99%.

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.

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

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 Aswan. 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.

Khi được áp dụng hợp lý, những hệ thức toán học đơn giản có thể mang tới những hiệu quả bất ngờ. Một ví dụ thú vị và có thể làm bạn kinh ngạc như thế là cách mà một nhà khoa học từ hơn 2.000 năm trước đã đo được gần chính xác chu vi Trái Đất mà không cần phải rời khỏi Ai Cập.

Ngày nay, bạn chẳng khó khăn gì để tra cứu ra được các thông số về hành tinh của chúng ta. Bạn cũng chỉ cần chút kiến thức tiểu học là đã có thể dễ dàng tính ra chu vi mặt cắt qua tâm của Trái Đất khi biết bán kính chính xác của Trái Đất. Quả đúng vậy, với việc coi Trái Đất là một hình cầu hoàn hảo và lấy bán kính xích đạo làm bán kính chuẩn là 6.378 km, bạn sẽ tính ra ngay được chu vi mặt cắt của hành tinh chúng ta là khoảng 40.000 km (trên thực tế, vì Trái Đất hơi dẹt ở xích đạo nên bán kính cực nhỏ hơn bán kính xích đạo một chút, nhưng về cơ bản sự sai khác là không nhiều).

Tuy nhiên, nếu thiếu các công cụ tra cứu thì bạn làm thế nào?

Hơn 2.000 năm trước, cụ thể là vào thế kỷ thứ 3 trước Công Nguyên (TCN), một nhà khoa học người Hy Lạp là Eratosthenes (276 TCN - 195 TCN) đã làm một phép đo chu vi Trái Đất chỉ dựa vào một vài số liệu ước tính thô sơ và những công cụ toán học cực kỳ đơn giản.

Là người được giao nhiệm vụ đứng đầu thư viện Alexandria - thư viện lớn nhất của Ai Cập cổ đại, Eratosthenes có điều kiện đọc và nắm được nhiều thông tin, số liệu đã được nhiều nhà khoa học thời đó ghi chép lại.

Để đo chu vi của Trái Đất, Eratosthenes trước hết dựa vào một thực tế mà ông nhận thấy là vào ngày hạ chí hàng năm, đáy của một giếng sâu ở Syene (ngày nay là thành phố Aswan ở phía Nam của Ai Cập) được Mặt Trời chiếu sáng, trong khi điều đó không xảy ra ở Alexandria. Điều đó có nghĩa là vào giữa trưa ngày hạ chí, ánh sáng Mặt Trời chiếu vuông góc xuống Syene, nhưng không vuông góc như vậy ở Alexandria. Từ đó ông kết luận rằng Syene nằm trên chí tuyến Bắc của Trái Đất. Đồng thời, với các phép đo ngày đó, Eratosthenes xác định rằng Alexandria và Syene nằm trên cùng một kinh tuyến, còn khoảng cách giữa hai địa danh này là khoảng 5.000 stadia.

Trước khi tiếp tục, cần chú thích rằng một stadia là một đơn vị đo độ dài thời cổ, tương ứng với độ dài của một sân vận động. Điều đáng nói là kích thước các sân vận động thời đó không như nhau mà có sự sai khác nhất định. Tuy nhiên, đa số các nguồn cho rằng Eratosthenes đã lấy stadia theo độ dài của một sân Olympic thời đó, có độ dài 176 mét.

Từ những gì đã biết như trên, Eratosthenes làm phép đo bằng cách cắm một chiếc gậy thẳng đứng ở Alexandria vào ngày hạ chí. Vì Mặt Trời không chiếu vuông góc xuống Alexandria nên vào giữa trưa ngày hạ chí, cây gậy vẫn đổ bóng xuống mặt đất. Đo độ dài của bóng gậy và so với độ dài thực tế của gậy, ông xác định được rằng góc tạo bởi chiếc gậy và ánh Mặt Trời là hơn 7 độ một chút (hình minh họa).

Hình bên trái: phép đo để tính ra góc lệch của tia sáng Mặt Trời theo cách của Eratosthenes. Bên phải: từ việc xác định được cung 7 độ tương ứng với 5000 stadia, Eratosthenes tính ra gần đúng chu vi của Trái Đất.

Con số hơn 7 độ tương đương với 1/50 (một phần năm mươi) của đường tròn (360 độ). Từ đó, Eratosthenes tính ra chu vi Trái Đất là: 5.000 x 50 = 250.000 stadia, tức là 44.000 km theo cách lấy 1 stadia = 176 mét nêu trên.

Bạn có thể thấy rằng kết quả tính này chênh lệch so với thực tế ngày nay được xác nhận khoảng 10%. Sự sai khác này là không tránh khỏi vì trên thực tế thì:

- Khoảng cách giữa Syene và Alexandria đã không được đo thật chính xác với phương pháp thời đó. - Syene không nằm chính xác trên chí tuyến Bắc mà lệch khoảng 55 km về phía Bắc. - Syene và Alexandria không nằm cùng kinh tuyến mà lệch nhau khoảng 3 độ.

Mặc dù vậy, với những sai số nhỏ đó, kết quả tính của Eratosthenes đã là một thành tựu đáng chú ý đối với thiên văn học thời đó, và nó là minh chứng cho giá trị của sự sáng tạo, kết hợp một cách chính xác công cụ toán học đơn giản với những quan sát trực tiếp.

Ai là người đầu tiên do chu vi Trái Đất?

Thế nhưng, ngay từ thế kỷ thứ III TCN, Eratosthenes đã dứt khoát khẳng định Trái đất hình cầu và ông đã đo được chu vi của Trái đất khoảng 40.349km, sai lệch không nhiều so với tính toán của khoa học hiện đại là 40.074km.

Ai là người tính chu vi Trái Đất?

Chu vi của Trái Đất đã được tính toán và khám phá ra bởi nhà toán học và nhà văn học Hy Lạp cổ đại Eratosthenes. Eratosthenes đã thực hiện một thí nghiệm đơn giản để đo chu vi của Trái Đất.

Chu vi Trái Đất bằng bao nhiêu?

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).

Đường kính của Trái Đất là bao nhiêu km?

7.917,5 miTrái Đất / Đường kínhnull