Виготовлення механічного приладу для вимірювання радіусу Землі

Я хочу розробити експеримент, щоб показати (у навчальному контексті), як ми можемо виміряти радіус Землі без використання сучасних технологій, щоб продемонструвати інженерні досягнення тих, хто це робив так давно, і показати деякі практичні можливості для математика задіяна.

Я знаю, як це зробити:

1. Покладіть палицю вертикально в землю та ще один за багато кілометрів на північ від неї і виміряйте тінь обох рівно опівдні.
2. Знайте висоту гори біля великого озера чи моря і виміряйте відстань, яку ви повинні пройти, поки вона не зникне.
3. Подивіться на захід сонця лежачи, а потім встаньте і знову спостерігайте за ним, вимірюючи різницю між ними та знайте свій зріст.

Перші два не доцільно робити з дітьми, але третій показує потенціал. Однак чи є спосіб це зробити протягом дня, використовуючи тіні, викинуті будівлями, чи тінь повинна виходити з обрію? Як я міг спроектувати просте обладнання, яке дозволило б мені провести цей експеримент і обчислити радіус Землі протягом дня?

Примітка. Я радий використовувати цифровий секундомір, оскільки діти легко бачать, як люди в минулому могли використовувати механічний годинник, щоб зробити те саме (включаючи вимірювання тривалості цілого дня).

Експеримент можна зробити під час денного світла, але вам потрібна дуже висока будівля з видом на океан і безперебійний вид на горизонт. Це відео показує групу американських студентів, які роблять експеримент You Tube - вимірювання радіуса Землі

Для точного вимірювання вам знадобиться:

• мати можливість безперешкодно бачити горизонт

• мати досить точний спосіб вимірювання вертикального кута, теодоліт був би ідеальним, але не практичним для дітей молодшого віку

• знати висоту оглядової платформи

Основна причина, чому потрібен безперешкодний вигляд горизонту, - це точність: чим довше цільова відстань, тим більше обертання Землі розглядається. Крім того, чим вище будівля, тим далі видимий горизонт.

Інша річ - вирішити, яку точку на горизонті слід вимірювати послідовно.

Однією з проблем буде погода та чіткість повітря, зокрема мерехтіння тепла, відсутність туману тощо.

Хлопці у відео мали помилку 78% при їх вимірюванні через чистоту повітря, використовуючи товсту точковий маркер і не дуже точне обладнання для вимірювання кута.

Третій варіант, який ви перераховуєте, може бути здійснений під час шкільного табору біля моря, але я не знаю, що це практично або навіть можливо у вашій ситуації.