亚里士多德(Aristotle , 公元前384~前322年)是用科学证据表明地球是球形的第一人 。
他的证据是,月食时,月面出现的地影是圆形的 。
18世纪末 , 英国大科学家牛顿提出,地球由于绕轴自转,因而不可能是正球体,应该是一个两极略扁、赤道微隆的椭球体 。
1735~1744年 , 法国巴黎科学院派出两个测量队,分别到北欧和南美进行弧度测量 。
测量结果证实,地球确实是个椭球体 。
(图片来源:公共网络)
20世纪,发达的科学手段为地球测量提供了多种途径 。
最新的测量数据表明,地球的平均赤道半径为6378.38公里,极半径为6356.89公里,二者相差了21.49公里 。
测量还发现,和地球的参考椭球面相比,北极地区高出约19米 , 南极地区低下去24~30米 。
可以夸张地说,地球形状像个大鸭梨,赤道部分鼓起是“梨身”,北极凸起像“梨蒂”,南极凹进像“梨脐” 。
不过 , 和地球6千多公里的半径比起来,南北极的几十米高差太小了,完全可以忽略不计 。
倒是应该感谢地球的水圈,给地球穿上了一身漂亮的蓝色外衣,遮住了她凹凸不平的形体 。
02 地球的周长
既然地球是圆形的,那么,周长是多少?
感谢希腊人,他们不仅开启了哲学和自然科学 , 而且创造了把握自然规律的数学 。
刚才提到的泰勒斯曾为演绎几何学作出开创性贡献,毕达哥拉斯则提出了数学哲学观,主张“数即万物”,把事物所具有的量看成事物的本质和原因 。希腊人成功地把天文学、地理学、光学、力学等科学领域数学化 。
古希腊爱奥尼亚学者攸多克索(Eudoxe,公元前395~前342年)和亚里士多德是同代人,赞同地球是圆球的观点 。
他进一步指出 , 如果地球是圆的 , 那么应该能测出地球的周长 。
于是,他想出了一种方法,根据同一子午线上两个地点的纬度差来估算地球的周长 。
南天上有一颗很亮的星叫“老人星”,在我国长江以南的地区才有机会见到 。
我们中国人认为这是一颗吉星,号称“南极仙翁” 。
在攸多克索出生的克利德,老人星紧贴着地平线,但在埃及,它高悬在天空 。
于是,攸多克索就根据克利德和埃及观测到的老人星的高度差,计算出了两地的纬度差,再测算了两地的实际距离,推算出地球圆周长为40万古希腊里 。
按照埃及的长度单位 , 1希腊里等于157.5米,换算出的地球周长是6.3万公里 。
这个数值和地球子午线的实际周长4.0008万公里相比,差得有点多 。
但攸多克索提出的这种估算方法很有价值,启发了后人做出更精确的测算 。
古希腊的埃拉托色尼(Eratosthenes,公元前275~前193年)被西方地理学家推崇为“地理学之父” 。
他写了本书,叫《地球大小的修正》,其中的精华部分就是关于地球圆周的计算 。
埃拉托色尼设想,可以在夏至那天在同一子午线上的两地同时观察太阳的位置,测量两地太阳阴影的长度差,就能计算出地球的周长 。
在西恩纳(Syene,今天的阿斯旺)附近,尼罗河的一个河心岛上有一口深井,夏至那天太阳光可直射井底,表明太阳在夏至那天正好位于天顶 。
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