การวัดรัศมีของโลกโดยใช้หอคอยเลโก้และเงาของดวงอาทิตย์

ด้วยเพียงแค่บล็อกเลโก้ไม่กี่ชิ้นและการวัดเงาอย่างง่ายๆ คุณก็สามารถสร้างการทดลองโบราณของเอราทอสเทนีสเพื่อคำนวณรัศมีของโลกได้อย่างแม่นยำ

กว่า 2,000 ปีก่อน เอราทอสเทนีส นักคณิตศาสตร์ชาวกรีก ได้ค้นพบวิธีการวัดรัศมีของโลกโดยการเปรียบเทียบมุมของดวงอาทิตย์ในสองเมืองที่ต่างกัน โดยอาศัยมุมของเงาและระยะทาง เขาคำนวณรัศมีของโลกได้ด้วยความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 1%

เอราทอสเทนีสและวิธีการวัดโลกโดยเงาของดวงอาทิตย์ (ที่มา: Bilimintarihi)

บัดนี้ นักฟิสิกส์ เร็ตต์ อัลเลน ได้นำการทดลองนี้มาสร้างใหม่ในรูปแบบที่สนุกสนาน นั่นคือการใช้บล็อกเลโก้สร้างอุปกรณ์วัดเงา ด้วยโครงสร้างเลโก้ที่เรียบง่าย ผู้ใช้สามารถวัดความยาวของเงา คำนวณมุมของดวงอาทิตย์ และหาค่าความโค้งของโลกจากตรงนั้นได้

วิธีการนี้ต้องการเพียงสามสิ่ง ได้แก่ เพื่อน โทรศัพท์สำหรับการสื่อสาร และตัวต่อเลโก้ ทั้งสองคนวางอุปกรณ์เลโก้ไว้ในสองตำแหน่งที่ห่างกันหลายร้อยกิโลเมตร วัดเงาพร้อมกัน และเปรียบเทียบมุมเบี่ยงเบน เมื่อรวมกับระยะห่างระหว่างจุดสองจุดแล้ว ก็สามารถคำนวณรัศมีของโลกได้

สิ่งที่พิเศษเกี่ยวกับเลโก้คือความแม่นยำและความสม่ำเสมอของขนาด ซึ่งทำให้การทดลองง่ายขึ้นและแม่นยำมากขึ้น

แผนภาพแสดงวิธีการของเอราทอสเทนีสในการใช้มุมเงาของดวงอาทิตย์และระยะห่างระหว่างสองเมืองเพื่อคำนวณรัศมีของโลก (ที่มา: Wired)

วิธีดำเนินการทดลอง

ตามคำแนะนำจาก WonderHowTo ผู้เข้าร่วมต้องเตรียมบล็อกเลโก้ประมาณ 20 - 30 ชิ้น กระดาษสีขาว ไม้บรรทัด กล้องโทรศัพท์ และเพื่อนในเมืองอื่น (ห่างออกไปอย่างน้อย 100 กม.)

• ขั้นตอนที่ 1: สร้างหอคอยเลโก้สูงประมาณ 13 บล็อก (เทียบเท่า 12.48 ซม.)
• ขั้นตอนที่ 2: ตอนเที่ยง ถ่ายภาพเงาของหอคอยและวัดความยาวที่แน่นอน
• ขั้นตอนที่ 3: เพื่อนที่อยู่อีกสถานที่หนึ่งก็ทำการวัดในเวลาเดียวกันด้วย
• ขั้นตอนที่ 4: เปรียบเทียบมุมเงาของทั้งสองตำแหน่ง รวมกับระยะทางทางภูมิศาสตร์ (โดยใช้ Google Maps หรือมาตรวัดระยะทาง) จากนั้นใช้สูตรดั้งเดิมของเอราทอสเทนีสหรือสูตรสมัยใหม่ของ Rhett Allain เพื่อคำนวณรัศมีของโลก

นักฟิสิกส์ Rhett Allain เสนอให้สร้างหอคอยเลโก้ โดยวัดความยาวของเงา จากนั้นคำนวณมุมของดวงอาทิตย์โดยใช้ตรีโกณมิติ

ขั้นตอนและสูตรการคำนวณรัศมีของโลกโดย Rhett Allain และ Eratosthenes (ภาพประกอบ: VTCNews)

ผลลัพธ์มาตรฐานโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 6.3 ล้านเมตร ซึ่งใกล้เคียงกับค่าจริงมาก

นายกวาง

ที่มา: https://vtcnews.vn/do-ban-kinh-trai-dat-bang-thap-lego-va-bong-mat-troi-ar990184.html