Đó là vì Trái đất là một hình cầu. Vào giữa trưa ngày hạ chí, ở Syene, ánh sáng mặt trời chiếu thẳng xuống đỉnh đầu (ngay trên đầu) nên không tạo ra bóng, và ánh sáng chiếu xuống mặt nước. Nếu Trái đất là một mặt phẳng, ánh sáng cũng sẽ chiếu xuống Alexandria theo cách tương tự. Tuy nhiên, vì Trái đất là một hình cầu, ánh sáng mặt trời không chiếu thẳng xuống đỉnh đầu, nên ánh sáng không chiếu xuống mặt nước. Eratosthenes đã sử dụng sự khác biệt này để tính toán chu vi của Trái đất.

Eratosthenes đã đo độ cao (góc) của mặt trời vào giữa trưa ngày hạ chí tại Alexandria. Kết quả cho thấy mặt trời nằm ở vị trí 7,2° phía nam so với đỉnh trời. Tiếp theo, ông tính toán khoảng cách giữa Syene và Alexandria, và kết quả là khoảng cách giữa hai thành phố là 925 km. Sau đó, ông cho rằng Alexandria nằm ngay phía bắc của Syene. Khi có đủ ba điều kiện này, ông có thể tính được chu vi của Trái đất, hay nói chính xác hơn là chiều dài của "kinh tuyến" nối Bắc Cực và Nam Cực.

925km là 7,2/360 của chu vi toàn bộ, tức là 1/50, do đó chu vi toàn bộ là 925 × 50 = 46000 (km). Hiện nay, chúng ta biết rằng chiều dài của kinh tuyến là khoảng 40.000 km, nhưng kết quả tính toán của Eratosthenes chỉ lớn hơn khoảng 15%.

Người đầu tiên đo kích thước Trái Đất ở Nhật Bản là Ino Tadataka (1745-1818), một thương gia, nhà thiên văn học, nhà địa lý và nhà khảo sát thời Edo. Ino, nổi tiếng với việc tạo ra "Bản đồ hoàn chỉnh của Đại Nhật Bản", được cho là đã bắt đầu một cuộc khảo sát để xác định chu vi của Trái Đất từ 1° vĩ độ ^*​ ​²⁾.

Trong lần đo đạc đầu tiên, Ino đã tiến hành đo đạc và quan sát thiên văn trong khi đi thẳng về phía bắc theo con đường Oshu Kaido, và tính được độ dài (độ dài cung) của 1° vĩ độ là 106km. Tính từ độ dài cung này, độ dài của kinh tuyến là khoảng 38.000km. Trong lần đo đạc thứ hai và thứ ba sau đó, ông đã tính được độ dài cung là "28 ri 2 bu" (110,7 km), và từ đó tính được độ dài kinh tuyến là khoảng 39.900 km. Con số "28 ri 2 bu" mà Ino đã tính được từ việc đo đạc có sai số 0, ^2%3) khi quy đổi sang hệ mét hiện nay. Đây là một độ chính xác đáng kinh ngạc. Nhân tiện, khoảng cách mà Inō đã đi bộ trong chuyến hành trình đo đạc kéo dài 15 năm là khoảng 40.000 km, gần bằng chu vi của Trái đất.

Chữ Hán biểu thị "trái đất" là "ji" (hình cầu), nhưng thực tế trái đất có hình dạng giống như một quả cầu hơi dẹt, giống như một quả quýt. Do đó, đường xích đạo, chia trái đất thành bắc và nam, và các kinh tuyến có độ dài khác nhau. Chiều dài của đường xích đạo khoảng 40.075 km, và chiều dài của các kinh tuyến khoảng 40.09 km.