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人的视力是有限的,但思维的空间是无限的。两千多年前科学家埃拉托色尼就用自己的思维测出了地球的周长!2007年高考山东卷《基本能力测试题》第26题引用了这一经典。原题如下:
夏至这一天正午时刻,在埃及南部边陲的尼罗河第一大瀑布附近某点A,垂直于地平面的木棍不会投下影子,就在同一时刻,向北数千千米以外的另一点B,有一垂直于地平面的木棍投下的影子长度刚好与木棍长度相同。早在1764年,地理学家埃拉托色尼就注意到这一现象,并据此测量出地球的周长约为40000千米。请问A、B两点的球面距离约为__________千米。
2000多年前埃拉托色尼(地理学的奠基人)是怎样计算出地球的周长呢?
他当时了解到赛里尼城(现埃及南部,北回归线某处)的井在夏至的正午,太阳会直入井底(如图B处)。他在亚历山大城(如图A处),距离赛里尼800km,夏至那天测量了影子最短时,影子与木棍的角度∠ANN′=7.2°,(我们可以知道∠AOB=∠ANN′=7.2°)也就是一个圆周360°的1/50。A、B两城相距800km,即地球周长的1/50,可通过以上关系知道地球的周长是40000km左右。
高考出题人为了给学生提供简单点的数据,降低了该题难度。题中假设A、B相距5000km,此时“影子长度刚好与木棍长度相同”这本无可厚非,但经过计算A点将位于北纬68.5°某处,那么2000多年前的埃拉托色尼真的“注意”到这一点了吗?
这并非没有可能。
尽管当时希腊世界将今北欧等地居民还叫做野蛮人,但是一位名叫皮亚西斯(Pytheas)的船长当时航行到了设得兰群岛等地,并带回了那里可看到子夜太阳的消息。这条消息也来到了亚历山大图书馆,尽管当时人们认为这条消息与荷马所写的东西是类似的,是神话的故事。时任亚历山大图书馆馆长的埃拉托色尼一定知道皮亚西斯船长带回的子夜太阳的消息。但埃拉托色尼知道A点影长与棍长相等的消息是微乎其微,且没有史料记载。
可见出题人将A点假设在北极圈内更多是为了降低难度,但其中仍存在问题。
三、经度的错位
显而易见,A、B两点应在同一经度内,才不会出现很大的结果偏差,但实际上亚历山大城与赛里尼并非完全在同一经度,埃拉托色尼误以为两城在同一经度,这也是埃拉托色尼的结果与现代结果略差一点的原因,但这一结果毫无疑问是超现代的,因为1700多年后麦哲伦才实际证明了地球是圆的。
但是埃拉托色尼是怎么知道遥远的北极圈内一点和非洲大陆上的赛里尼城是在同一经度呢?毫无疑问以公元前200多年当时的科学水平和人们对地球的认识,是不可能同时在遥远的北极圈和非洲大陆上找到同一经度的两座城市,因此题中“埃拉托色尼注意到这一点”也是站不住脚的。
四、瀑布的错位
题中所说“在埃及南部边陲的尼罗河第一大瀑布附近某点A,垂直于地平面的木棍不会投下影子”也值得推敲。当年的塞恩城位于现在的埃及南部阿斯旺大坝附近,至于塞恩城周围是否有尼罗河大瀑布我们不得而知。笔者怀疑出题人误将2000年后的阿斯旺大坝看成瀑布了。
五、示意图错位
该题旁边附图是正确的,但是与我们熟悉的上北下南的标注方式明显不同。题目中B点在A点的北边,那么按照习惯的标注方式,B点应该在A点的上方,然而原题将B点画在A的右边。虽然对学生答题没有明显的误导,但也容易造成学生的误解,对于高考这样的标准化考试来说,实在是不应该。
后话
此题虽然在一些历史问题上存在错误,在遗憾的同时,我们仍要为出题人叫好,因为如果出题人总是缩手缩脚,只有理论而缺乏历史、缺乏趣味、缺乏新思路,我们的教育将变为一潭死水,这也是我们基础教育工作者不想看到的。
参考文献:
[1][美]吉蒂·弗格森.量天.北京大学出版社.2005-6-1:1~15
夏至这一天正午时刻,在埃及南部边陲的尼罗河第一大瀑布附近某点A,垂直于地平面的木棍不会投下影子,就在同一时刻,向北数千千米以外的另一点B,有一垂直于地平面的木棍投下的影子长度刚好与木棍长度相同。早在1764年,地理学家埃拉托色尼就注意到这一现象,并据此测量出地球的周长约为40000千米。请问A、B两点的球面距离约为__________千米。

2000多年前埃拉托色尼(地理学的奠基人)是怎样计算出地球的周长呢?
他当时了解到赛里尼城(现埃及南部,北回归线某处)的井在夏至的正午,太阳会直入井底(如图B处)。他在亚历山大城(如图A处),距离赛里尼800km,夏至那天测量了影子最短时,影子与木棍的角度∠ANN′=7.2°,(我们可以知道∠AOB=∠ANN′=7.2°)也就是一个圆周360°的1/50。A、B两城相距800km,即地球周长的1/50,可通过以上关系知道地球的周长是40000km左右。
高考出题人为了给学生提供简单点的数据,降低了该题难度。题中假设A、B相距5000km,此时“影子长度刚好与木棍长度相同”这本无可厚非,但经过计算A点将位于北纬68.5°某处,那么2000多年前的埃拉托色尼真的“注意”到这一点了吗?
这并非没有可能。
尽管当时希腊世界将今北欧等地居民还叫做野蛮人,但是一位名叫皮亚西斯(Pytheas)的船长当时航行到了设得兰群岛等地,并带回了那里可看到子夜太阳的消息。这条消息也来到了亚历山大图书馆,尽管当时人们认为这条消息与荷马所写的东西是类似的,是神话的故事。时任亚历山大图书馆馆长的埃拉托色尼一定知道皮亚西斯船长带回的子夜太阳的消息。但埃拉托色尼知道A点影长与棍长相等的消息是微乎其微,且没有史料记载。
可见出题人将A点假设在北极圈内更多是为了降低难度,但其中仍存在问题。
三、经度的错位
显而易见,A、B两点应在同一经度内,才不会出现很大的结果偏差,但实际上亚历山大城与赛里尼并非完全在同一经度,埃拉托色尼误以为两城在同一经度,这也是埃拉托色尼的结果与现代结果略差一点的原因,但这一结果毫无疑问是超现代的,因为1700多年后麦哲伦才实际证明了地球是圆的。
但是埃拉托色尼是怎么知道遥远的北极圈内一点和非洲大陆上的赛里尼城是在同一经度呢?毫无疑问以公元前200多年当时的科学水平和人们对地球的认识,是不可能同时在遥远的北极圈和非洲大陆上找到同一经度的两座城市,因此题中“埃拉托色尼注意到这一点”也是站不住脚的。
四、瀑布的错位
题中所说“在埃及南部边陲的尼罗河第一大瀑布附近某点A,垂直于地平面的木棍不会投下影子”也值得推敲。当年的塞恩城位于现在的埃及南部阿斯旺大坝附近,至于塞恩城周围是否有尼罗河大瀑布我们不得而知。笔者怀疑出题人误将2000年后的阿斯旺大坝看成瀑布了。
五、示意图错位
该题旁边附图是正确的,但是与我们熟悉的上北下南的标注方式明显不同。题目中B点在A点的北边,那么按照习惯的标注方式,B点应该在A点的上方,然而原题将B点画在A的右边。虽然对学生答题没有明显的误导,但也容易造成学生的误解,对于高考这样的标准化考试来说,实在是不应该。
后话
此题虽然在一些历史问题上存在错误,在遗憾的同时,我们仍要为出题人叫好,因为如果出题人总是缩手缩脚,只有理论而缺乏历史、缺乏趣味、缺乏新思路,我们的教育将变为一潭死水,这也是我们基础教育工作者不想看到的。
参考文献:
[1][美]吉蒂·弗格森.量天.北京大学出版社.2005-6-1:1~15