公元前的人們是如何測算地球的形狀與大小的呢?
最簡單的方法當(dāng)然是坐進(jìn)一艘太空飛船,一直向上飛,直到你能看到地球的全貌。就像阿波羅8號那樣。
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阿波羅八號所拍攝的地球
同樣的,想用不那么簡單的方式證明地球形狀也是可行的:假設(shè)你根本不相信NASA和哪些高精尖的儀器,那么,我們就需要一種粗略的方法來證明了:
1,使用阿利斯塔克的方法(大約300BC)來計(jì)算地月距離與地日距離的大概比值。
2,如果你使用的是相當(dāng)粗糙的設(shè)備,你會發(fā)現(xiàn)地日距離至少是地月距離的18到20倍(實(shí)際上這個(gè)比值遠(yuǎn)不止如此,但就我們的目的而言,這已經(jīng)足夠了)。
3,通過從地球上兩個(gè)不同的地點(diǎn)觀測月球(兩個(gè)地點(diǎn)相距約1000英里),你會發(fā)現(xiàn)無論在這兩個(gè)點(diǎn)之間如何移動(dòng),你都看不到月球的背面,所以地月距離肯定比這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離要遠(yuǎn)的多。
4,因此,地日之間的距離將會更加巨大,通過簡單的設(shè)備,我們可以粗略地確定這個(gè)距離至少為100,000英里(實(shí)際上是9,300萬英里,雖然有所出入,但是我們只需要知道這個(gè)數(shù)很大就行了)
5,好了,如果地日距離比地球的直徑要大得多,我們則可以使用厄拉多塞的方法(公元前250年)來計(jì)算地球的近似周長。如果我們知道地獄之間準(zhǔn)確的距離,我們將能得到一個(gè)更加精確的答案,但是十萬英里這個(gè)數(shù)值也足夠讓我們得到一個(gè)粗略的答案了。
6,換句話說,在厄拉多塞實(shí)驗(yàn)表明,只有在地日距離低于4000英里的情況下,地球才有可能是平坦的…但是阿利斯塔克的方法最終證明,地日距離要遠(yuǎn)超這個(gè)數(shù)值。
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兩種方法都不需要非常精密的設(shè)備,我們只需要幾根木棍、測量角度的方法,以及一顆為了科學(xué)犧牲自己的心。最后得到的結(jié)果一定會是:地球是一個(gè)半徑約為4000英里的球形物體。
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對于地球形狀的解釋:好的,我們知道地球幾乎是一個(gè)球體,現(xiàn)在我們只需要知道為什么。
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球體是我們所知最緊湊的形狀,這也是為什么雨滴,肥皂泡和行星都是球形的原因。只要有一個(gè)向內(nèi)的力(在這種情況下為重力),任何足夠大的物體都將自身形成一個(gè)近似的球體。我們可以觀察到直徑大于幾百英里的天體都是球形。
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我們知道(厄拉多塞的功勞),地球,月亮和太陽都比幾百英里要大得多……并且借助現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡,我們可以看到水星,金星,火星,木星,土星,海王星,天王星和冥王星都十分接近一個(gè)完美的球形。當(dāng)然還有一個(gè)事實(shí),那就是地球在旋轉(zhuǎn),離心力將導(dǎo)致赤道周圍有點(diǎn)隆起,兩極變平。但是,盡管如此,地球幾乎與常規(guī)比賽中的池球一樣圓。
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今天,最簡單的方法就是通過觀察來證明地球的形狀。但是,早在公元前240年,埃拉托塞內(nèi)斯就算出了行星的近似周長。
“厄拉多塞從旅行者那里聽說了塞因(現(xiàn)在的埃及阿斯旺)一口井的有趣之處:每年夏至(每年約6月21日)正午,太陽將會照亮該井的整個(gè)底部,而沒有任何陰影,這說明太陽正好在頭頂。然后,厄拉多塞在中午測量了亞歷山大城夏至?xí)r由一根棍子所投射的陰影的角度,發(fā)現(xiàn)它形成的角度約為7.2度,即整個(gè)圓的1/50。
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他意識到,如果他知道亞歷山大到賽伊尼的距離,他可以輕松計(jì)算出地球的周長。但是在兩千年前,要精確地確定距離是極其困難的。城市之間的距離是通過駱駝商隊(duì)從一個(gè)城市到達(dá)另一個(gè)城市的時(shí)間來衡量的,但是駱駝?dòng)袝r(shí)會以不同的速度徘徊和行走。因此厄拉多塞聘請了養(yǎng)蜂師,與專業(yè)的測量員,并訓(xùn)練他們以等長的步伐行走。他最終發(fā)現(xiàn)賽伊尼位于亞歷山大的大約為5000個(gè)體育場之外的距離。
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然后,厄拉多塞用它計(jì)算出地球的周長約為250,000個(gè)運(yùn)動(dòng)場。現(xiàn)代學(xué)者對厄拉多塞使用的體育場的長度持不同意見,大概在500到600英尺之間,那么地球的周長就相當(dāng)于24000英里和29000英里?,F(xiàn)代數(shù)據(jù)表明,地球在赤道附近的周長約為24900英里。
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至于說為什么地球是一個(gè)球形,那是因?yàn)橹亓?,重力對各個(gè)方向的影響都是一樣的。
作者: Howard Aitchison
FY: 神靈之踹
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