2000多年前,我们如何给地球量腰围?

作者: 呜喵王·文和

来源: 果壳

发布日期: 2020-09-21

2000多年前,埃拉托色尼通过立竿见影的方法,首次比较准确地计算出了地球的周长,误差不到百分之一。现代科学证明,地球的形状受多种因素影响,是一个起伏不平的特殊形状。

2000多年前,在没有现代化手段的年代,人类第一次比较准确地获得了地球周长的数据。古代学者们为了搞清楚地球的半径,绞尽脑汁,比如通过观察日出和日落的时间计算地球自转速度,从而推算地球周长。直到现代地理学的祖师爷埃拉托色尼想出了一个天才般的办法,才解决了计算地球周长的问题。埃拉托色尼在他的著作《地球大小的修正》中详细阐述了计算推理的过程,而这又要从一个中国的成语“立竿见影”说起。

埃拉托色尼在亚历山大图书馆任职的时候,从一份文献中发现,埃及南部的塞伊尼城的一口深井中就有这种不见影子的情况。凑巧的是,亚历山大城与塞伊尼基本位于同一经度上。于是埃拉托色尼在次年夏至日的同一时间测量了当地的太阳高度角。他在当地竖起一根木桩,然后观察太阳并不是从正上方直射过来的,而是差了7度12分。由此他断定地球不是平的,这是由于地球曲率引起的。经过埃拉托色尼的计算,得出地球周长为39690公里。

我们今天得到的地球周长是多少呢?约40076千米。2000多年前的数据,跟今天的误差还不到百分之一。在获知了地球的周长后,人们开始思考:地球的南北直径是多少?地球的形状到底是像扁扁的橘子,还是瘦长的梨子呢?以艾萨克·牛顿为首的一派学者认为,地球在不断自转,所以在离心力的作用下,临近赤道的一圈水啊土啊,都会被甩出去一点,是鼓起来的,地球赤道直径要比南北两极的直径大,因此地球的形状应该像一个橘子。

但是当时巴黎天文台第一任台长卡西尼父子提出了反对意见,他们认为地球南北两极的直径更大,所以地球长得更像一个梨子。两派谁也说服不了谁,于是决定让实践来检验。法国国王路易十四派出两个远征队沿着一条经线向南北两个方向走,以测量这条经线的弧度,如果经线的弧度比正圆的弧度大,地球就是橘子,反之则是梨子。远征队用自己的风餐露宿证明,牛顿的扁球理论正确。

现代科学证明,地球的形状受很多因素影响,包括自转、公转、自身引力、太阳引力、月亮引力和其它空间引力。在这混乱角力的情况下,地球表面其实是起伏不平的特殊形状。现在所说的地球赤道半径实际上是一个平均数,因为赤道一圈既有陆地山峰,也有大洋海沟,而且地球地心到北极的半径实际上比到南极还多一点。地球的形状十分特殊,以至于我们很难以一个简单的比喻来形容她的形状。

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