來自古代科學(xué)的聲音

古希臘的天文學(xué)家埃拉托賽尼是第一個對地球?周長進(jìn)行測量的人，埃拉托賽尼是在“亞歷山大市”這個城市長大的，距離亞歷山大市南面785公里的地方有一個小城市名為“塞尼”，雖然“塞尼”這個城市并不是很有名氣，但是這里卻有著一個非常奇怪的現(xiàn)象，那就是在每年夏至的這一天，中午12點(diǎn)整的時候，太陽的位置會剛剛好移動到一口井的正上面，也就是說夏至當(dāng)天中午12點(diǎn)整時，太陽光是以垂直90度的方向照射在“塞尼”的大地上。

即便位置處于同一子午線的“亞歷山大”和“塞尼”，但是“亞歷山大市”卻不會出現(xiàn)上面所說的那個奇怪現(xiàn)象，頭頂上的太陽并不位于垂直90度的正上方，太陽是處于稍稍偏離天頂?shù)牡胤?。埃拉托賽尼觀察到了這一個奇怪的現(xiàn)象，并且在夏至當(dāng)天在“亞歷山大市”的大地上插了一根木棒，中午12點(diǎn)整的時候，埃拉托賽尼測量出太陽和天頂方向之間的夾角是7.2度，這個數(shù)值就是360度的1/50。

鑒于太陽和地球之間相隔的距離，太陽發(fā)出的光線可以被當(dāng)作是幾乎重疊的狀態(tài)，埃拉托賽尼根據(jù)相關(guān)的平行定理，得出角1=角2的結(jié)論。在幾何數(shù)學(xué)中，角2扮演的角色是圓心角，根據(jù)圓心角定理，圓心角的度數(shù)等于其對應(yīng)弧的度數(shù)，因?yàn)榻?＝角1，因此角2的度數(shù)也是360度的1/50，所以“亞歷山大”和“塞尼”距離的圓弧長度等于圓周長度的1/50，這就表明，“亞歷山大”和“塞尼”相隔的距離恰好等于地球周長的1/50。從這件事可以看出，“亞歷山大”和“塞尼”相隔的距離再乘以50，計算所得出來的結(jié)果就是地球的周長。

埃拉托賽尼根據(jù)上面的操作計算出地球的周長為39250千米，但是埃拉托賽尼當(dāng)時并不知道地球是橢圓形的，因此他的計算結(jié)果是基于地球是圓球形的條件下所得出的周長數(shù)值，但是在當(dāng)時并沒有人相信埃拉托賽尼，認(rèn)為他的計算結(jié)果有誤，因?yàn)?9250千米這個數(shù)值實(shí)在是太大了，完全是不可能的，所以沒有一個人愿意選擇相信他。與此同時，對地球周長進(jìn)行測量與計算的人也失去了信心。

科學(xué)偉人的成就

早在8世紀(jì)初的時候，一名和尚親自組織和帶隊(duì)進(jìn)行了一次非常有科學(xué)參考價值的大地測量工作。沒錯！你沒有看錯！他就是一名和尚，他就是我國唐代著名的天文學(xué)家、佛學(xué)家·張遂，法號·一行｛僧人｝。

此次測量的區(qū)域：以黃河南北平地為中心點(diǎn)，北起北緯51度，南至北緯17度，其中包括了13個測量點(diǎn)。

此次測量的儀器：圭表、

圖片說明：圭表工作原理

此次測量的對象：13個測量點(diǎn)各處的冬至、夏至、春分和秋分的日陰線和漏刻晝夜分叉的位置。

下面主要說說河南省平原地區(qū)的測量結(jié)果，張遂測出這個地區(qū)緯度的經(jīng)線弧線長度約為129千米，這個數(shù)據(jù)與現(xiàn)代測得北緯34度57秒位置上的子午線1度弧線長度為110千米作比較僅僅只是相差了19千米，這個誤差可以說是非常小的了。

10個世紀(jì)之后，也就是18世紀(jì)中葉的時候，兩支來自法國科學(xué)院的大地測量隊(duì)，一支隊(duì)伍前往南美大陸的赤道區(qū)域，另一支隊(duì)伍前往瑞典·拉普蘭，這兩支隊(duì)伍分別測量了兩個區(qū)域內(nèi)經(jīng)線1度的長度，但是測量出來的結(jié)果讓法國科學(xué)院的人非常震驚，因?yàn)閺臄?shù)據(jù)上來看，地球極地1度經(jīng)線的長度比地球赤道1度經(jīng)線的長度要長，這就說明了一個事實(shí)，那就是——地球是一個扁球體，而不是正規(guī)的圓形。

進(jìn)入19世紀(jì)，科學(xué)家都想得到地球周長的準(zhǔn)確數(shù)值，于是科學(xué)家就展開了無數(shù)次的測量與計算，克拉索夫斯基這位來自前蘇聯(lián)的學(xué)者，在美國、西歐和前蘇聯(lián)等一些地區(qū)進(jìn)行弧度測量，通過重力測量得到的數(shù)值，在當(dāng)時是最具有科學(xué)說服力的。

近年來由于科技水平不斷地提高，測量的技術(shù)也突飛猛進(jìn)，人類也開發(fā)和掌握了各種各樣對地球測量的方法，特別是采用人造衛(wèi)星、宇宙飛船進(jìn)行測量，這兩種方法可以使得測量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)不斷更新，地球赤道的半徑約為6378.14千米，極半徑約為6356.755千米，赤道半徑和極半徑之差與赤道半徑之比為1:298.25，【6378.14/（6378.14-6356.755）】。假如按照以上的扁平率制造一個半徑約為298.25毫米的地球儀，那么極半徑和赤道半徑相差僅僅是1毫米，因此在這種情況之下的地球就稱得上是一個真正的圓球體了。

采用現(xiàn)代科技測量出的結(jié)果顯示，地球的經(jīng)線圈周長約為40000.5千米，赤道周圍約為40075.5千米，地球整體平均密度約為5.517克每平方厘米，表面積約為5.1億平方千米，體積約為10833億立方千米。

探究地球的重量有多少，基本上是沒有意義的

地球作用于某個人或某個物體上的重力，稱之為「重量」，探究地球的重量有多少，基本上是沒有意義的，因?yàn)橹挥泻推渌矬w做比較時地球才擁有重量。通過計算地球作用一個已知質(zhì)量的物體上的效應(yīng)，從而估算出地球的質(zhì)量約為5.97×10^24千克。在人造衛(wèi)星、宇宙飛船發(fā)明之前，估算地球的質(zhì)量是一個極其困難的問題。

第一個把地球質(zhì)量值精確計算出來的人是內(nèi)維爾?馬斯基林在1774年完成的，內(nèi)維爾?馬斯基林根據(jù)在重力作用下來回擺動的鐘擺，從而推算出蘇格蘭境內(nèi)一座高山的質(zhì)量和計算出這座山的重力效應(yīng)作用于地球的重力。

黃姤結(jié)語·了解地球的重要性

目前可以觀測人造衛(wèi)星圍繞地球旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動，可以得到更為準(zhǔn)確的地球質(zhì)量，認(rèn)識地球的基本參數(shù)｛比如輪廓、體積、質(zhì)量｝對科學(xué)研究是有很大意義的，比如：

高精度坐標(biāo)系統(tǒng)的建立，對大地測量起到精準(zhǔn)定位的作用。
加大人造衛(wèi)星、宇宙飛船飛行軌道的準(zhǔn)確度。
幫助我們了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地球表面一些物理現(xiàn)象。

以上3個案例都要求我們在掌握地球相關(guān)的各種精確參數(shù)的情況下才能展開工作。但是根據(jù)各個人不同的需求，可以對地球輪廓、體積、質(zhì)量做出不同程度的簡化，甚至把地球看作是一個圓球體，因?yàn)榈厍驑O半徑與赤道半徑相差僅僅是21.385千米，相當(dāng)于地球半徑的1/300，這個差別相對于地球來說是微不足道的。

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