STKC

10 อันดับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่งดงามที่สุด (2)
เอราตอสทีนีสวัดเส้นรอบวงโลก
Eratosthenes' measurement of the Earth's circumference (3rd century BC)

สุรศักดิ์  พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

วัน “ อายัน” (solstice) เป็นวันที่ดวงอาทิตย์อยู่ไกลจากเส้นศูนย์สูตรของโลกมากที่สุด วันอย่างนี้ในหนึ่งปีมีอยู่ 2 ครั้ง คือ วันของการมาถึงฤดูร้อนเรียกว่าวัน “ ครีษมายัน” (summer solstice) ซึ่งตรงกับวันที่ 22 มิถุนายน กับวันของ การมาถึงฤดูหนาวเรียกว่าวัน “ เหมายัน” ( อ่านว่า เห-มา-ยัน ตรงกับภาษาอังกฤษว่า winter solstice) ตรงกับวันที่ 22 ธันวาคม

“ เที่ยงตรงของวันครีษมายันที่เมืองซะฮิอีนิ (Syene เป็นภาษากรีก) ในประเทศอียิปต์ (ปัจจุบันชื่อเมืองนี้เรียกว่า อัสวาน ( Aswan)) ดวงอาทิตย์ลอยเด่นตรงอยู่เหนือศีรษะพอดี จนไม่ว่าสิ่งใดก็ไม่ปรากฏเงา และแสงแดดก็ยังตกตรง ลงไปในบ่อน้ำลึกอย่างพอดิบพอดี”

เอราตอสทีนีส
สามร้อยปีก่อนคริสต์ศักราชในจักรวรรดิของกรีก เมื่อบรรณารักษ์ของห้องสมุดที่เมืองอะเล็กซานเดรียผู้มีชื่อว่า "เอราตอสทีนีส” (Eratosthemes) ได้อ่านพบความจริงข้อนี้เข้า เขาก็ตระหนักว่าเขามีข้อมูลที่ต้องการเพื่อประมาณ เส้นรอบวงโลกได้แล้ว ดังนั้น ณ เมืองอะเล็กซานเดรียนั้นเอง ครั้นพอถึงวันครีษมายันตอนเที่ยงตรง เอราตอสทีนีสก็ ออกไปวัดเงาที่กลางแดด และพบว่าแสงแดดเฉียงเล็กน้อยจากแนวตั้งเป็นมุมประมาณ 7 องศา

แสงอาทิตย์เป็นแสงขนาน ตกตั้งฉากกับผิวโลกที่เมืองซะฮิอีนิในวันครีษมายัน (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eratosthenes.bjb.svg)

จากนั้นที่เหลือก็เป็นงานทางเรขาคณิต สมมติว่าโลกเรานี้เป็นทรงกลม ดังนั้นเส้นรอบวงโลกก็ต้องครอบคลุมเป็นมุม 360 องศา และถ้าเมืองสองเมืองอยู่ห่างกันเป็นมุม 7 องศา ก็ต้องคิดเป็น 7 ส่วนใน 360 ส่วน หรือประมาณ 1 ใน 50 ทีนี้เมื่อระยะทางระหว่างเมืองทั้งสองนี้อยู่ห่างกันราว 5,000 สเตเดียม (stadium เป็นหน่วยวัดระยะทางของกรีก) เอราตอสทีนีสก็สรุปได้ว่าโลกก็ต้องโตกว่านั้นราว 50 เท่าตัว นั่นคือมีเส้นรอบวงเป็นระยะทาง 250,000 สเตเดียม (5,000 คูณด้วย 50)

ทุกวันนี้นักวิชาการยังมีความเห็นไม่ลงรอยกันว่า 1 สเตเดียมของกรีกคิดเป็นระยะทางเท่าใดแน่ จึงเป็นไปไม่ได้ว่า การประมาณเส้นรอบวงโลกของเอราตอสทีนีสแม่นยำเพียงใด แต่นักวิชาการจำนวนหนึ่งคาดว่ามีความคลาดเคลื่อน ประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์

ความงดงามของการทดลองนี้จัดอยู่ในอันดับที่เจ็ด