Đo bán kính Trái đất bằng tháp Lego và bóng mặt trời

Hơn 2.000 năm trước, nhà toán học Hy Lạp Eratosthenes đã tìm ra cách đo bán kính Trái đất bằng việc so sánh góc chiếu của Mặt trời tại hai thành phố khác nhau. Dựa trên góc bóng đổ và khoảng cách, ông tính được bán kính Trái đất với sai số chưa đến 1%.

Ngày nay, nhà vật lý Rhett Allain đã tái hiện thí nghiệm này bằng một cách thú vị: Sử dụng các khối Lego để tạo thiết bị đo bóng. Với một cấu trúc Lego đơn giản, người dùng có thể đo chiều dài bóng đổ, tính toán góc chiếu của Mặt trời và từ đó suy ra độ cong của Trái đất.

Phương pháp này chỉ cần ba yếu tố: Một người bạn, một chiếc điện thoại để liên lạc và vài khối Lego. Hai người đặt thiết bị Lego ở hai địa điểm cách nhau hàng trăm km, đo bóng cùng lúc, rồi so sánh góc lệch. Kết hợp với khoảng cách giữa hai điểm, ta có thể tính ra bán kính Trái đất.

Điểm đặc biệt của Lego là tính chuẩn xác và đồng nhất về kích thước, giúp thí nghiệm trở nên dễ dàng và chính xác hơn.

Cách thực hiện thí nghiệm

Theo hướng dẫn từ WonderHowTo, người tham gia cần chuẩn bị khoảng 20 - 30 khối Lego, một tấm giấy trắng, thước đo, điện thoại chụp ảnh và một người bạn ở thành phố khác (cách ít nhất 100 km).

• Bước 1: Dựng tháp Lego cao khoảng 13 khối (tương đương 12,48 cm).
• Bước 2: Vào thời điểm giữa trưa, chụp ảnh bóng đổ của tháp và đo chiều dài chính xác.
• Bước 3: Người bạn ở địa điểm khác cũng thực hiện phép đo cùng lúc.
• Bước 4: So sánh góc bóng đổ giữa hai nơi, kết hợp với khoảng cách địa lý (dùng Google Maps hoặc đồng hồ đo quãng đường), rồi áp dụng công thức gốc của Eratosthenes hoặc công thức hiện đại của Rhett Allain để tính bán kính Trái đất.

Nhà vật lý Rhett Allain gợi ý cách đo bằng cách dựng một tháp Lego, đo chiều dài bóng đổ, rồi tính góc chiếu của Mặt trời bằng công thức lượng giác.

Kết quả chuẩn thường đạt gần 6,3 triệu mét, rất sát với giá trị thực tế.