Erastosthène,
mesure du diamètre de la terre, classe de première générale.
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Vers 200 avant J-C, Eratosthène donne une
première estimation de la valeur du rayon de la terre.
Le jour du solstice d'été, il mesure à midi l'ombre d'un obélisque à
Alexandrie, ville située sur le même méridien que Syène, mais 800 km
plus au sud.
A Assouan, le soleil est au zénith : les rayons du soleil sont
verticaux et l'on peut voir l'image du soleil au fond d'un puits.
A Alexandrie, l'ombre de l'obélisque a une valeur égale à 1 / 8ème
de sa hauteur.
1) Quelle la
position particulière de Syène sur la Terre ?
Avoir le soleil à la verticale, le jour du solstice d'été signifie que
Syène se trouve sur le tropique du cancer.
2) Pourquoi
Eratosthène doit-il faire la mesure à midi ? L'heure est-elle celle
indiquée par votre montre ?
La mesure est faite à midi
et le jour du solstice d'été, car à ce moment le soleil passe à
laverticale au tropique du Cancer et éclaire le fond des
puits à Syène.
Il s'agit de midi
local, car nos montres indiquent l'heure légale. La différence entre
les deux étant de 1h (hiver) ou 2h (été), plus ou moins la différence
de longitude par rapport au centre du fuseau horaire.
3) Comment définir la droite
représentant la verticale en un point de la Terre ?
La droite représentant la verticale en un lieu passe par le centre de la
Terre.
4)
En partant de la valeur de l'angle obtenue par Eratosthène, refaites le
calcul de la circonférence de notre planète. Vous supposez que les
rayons solaires nous arrivent parallèles (utilisez l'égalité des angles
alternes internes et la formule donnant le périmètre d'un cercle).
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Par un calcul de géométrie simple, il lui est
alors facile de montrer
que le Soleil fait un angle de 7,2 degrés avec la verticale.
Or une circonférence correspond à 360° : 7,2° correspond à 360 / 7,2 =
50 ; c'est à dire 1/50 ème
de la circonférence terrestre.
Il sait que la distance Syène-Alexandrie est de 5000 stades. Il en
déduit que la circonférence terrestre est de : 5000 x 50 = 250 000 stades.
Si 1 stade= 157 m =0,157 km
on obtient circonférence de la Terre : 250 000 x 0,157 = 39375 km ce
qui est très proche de la réalité .
5)
Pour que la mesure d'Eratosthène soit plus précise, il faudrait que
Syène et Alexandrie se situent exactement sur une ligne
particulière:laquelle et est-ce le cas ?
Il aurait fallu que Syène et Alexandrie
soient sur le même méridien terrestre.
6.Trouvez d'autres causes d'erreurs
possibles faussant la mesure d'Erathostène ?
Syène n'est pas tout à fait sur le tropique du Cancer. La distance
Syène Alexandrie est approximative.
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