人類對地球形狀認識趣談
現(xiàn)在人們對地球的形狀已有了一個明確的認識：地球并不是一個正球體,而是一個兩極稍扁,赤道略鼓的不規(guī)則球體.但得到這一正確認識卻經(jīng)過了相當漫長的過程.在我國,早在二千多年前的周朝,就存在著一種“天圓如張蓋、地方如棋局”的蓋天說.隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展,人類活動范圍的擴大,各種知識的積累,人們終于發(fā)現(xiàn),有一些客觀現(xiàn)象是無法用早期的那種直觀而質(zhì)樸的觀念來解釋的.實踐迫使人們不得不修改原來的錯誤觀念,于是便有人提出了拱形大地的設想.這就產(chǎn)生了“渾天說”.著名的漢朝科學家張衡在所作的《渾天儀注》中寫道：“渾天如雞子,天體圓如彈丸,地如雞中黃,孤居于內(nèi),天大而地小.天表里有水,天之包地,猶殼之裹黃.天地各乘氣而立,載水而浮.”
公元前3世紀,球形大地的觀念就已經(jīng)產(chǎn)生,但這畢竟沒有直接的證據(jù),所以人們對此并沒形成共識.直到1519年～1522年,葡萄牙人麥哲倫率領的船隊完成環(huán)球航行,進一步證實地球確實是個球體.從此,人們才一把我們居住的“大地”稱為“地球”.麥哲倫環(huán)球航行的實現(xiàn),是人類最終證實地球是個大圓球的里程碑.當時西班牙國王送給航海家們一個最好的禮物,就是一個人類共同擁有,然而又不被人們真正認識的彩色地球的模型——地球儀.上面刻著一行寓意深刻的題字——“你首先擁抱了我”.
大地是圓球形狀,到了16世紀,已經(jīng)沒有什么可以爭論的了.但人類對地球形狀的認識,并沒有終止.地球是個怎樣的球體呢,是渾圓體還是橢圓體,是扁球體還是長球體,是規(guī)則的還是不規(guī)則的?
英國著名物理學家牛頓于17世紀80年代提出了萬有引力定律.他從這個理論出發(fā),提出地球由于繞軸自轉(zhuǎn),因而就不可能是正球體,而只能是一個兩極壓縮,赤道隆起,像桔子一樣的扁球體.也就是說地球的半徑隨緯度的增加而變短,赤道的半徑最長,極半徑最短.法國天文學家里希爾在南美洲進行天文觀測時發(fā)現(xiàn),擺鐘是受地面重力作用才擺動的,在法國巴黎和在南美洲擺動的周期不同.他認為這是因地面上重力不同引起的,并進而說明地面重力變化的情況.他的推測與牛頓的理論完全吻合,里希爾便正式提出了自己的結論.可是當時的巴黎科學院的權威接受不了地面重力會有變化的客觀事實.在地球形狀上,反對牛頓理論的代表人物,是當時巴黎科學院所屬的巴黎天文臺第一任臺長卡西尼父子.他們曾對從巴黎到其以北的城市敦刻爾刻之間的子午線進行過很不精確的弧度測量.他們的測量結果與里希爾的結論完全相反.因而伏爾泰在文章里說：“關于地球的形狀,在倫敦認為是個桔子,而在巴黎卻把它想象成一個西瓜.”
到了18世紀30年代,關于地扁和地長的爭論更加激化.法國巴黎科學院分為兩派,擁護牛頓在理論上確定的扁球?qū)W說的人,在科學院內(nèi)形成了強大的力量.為了解決這個爭端,法國國王路易十四派出兩個遠征隊,再一次去實測子午線的弧度.一個隊到北緯66度的拉普蘭地區(qū),另一隊遠涉重洋到南美洲的秘魯?shù)貐^(qū)（南緯2度）.這是18世紀科學史上一大壯舉.南美遠征隊經(jīng)過10年工作,才回到巴黎.這次精密的子午線測量結果一公布,便轟動了巴黎科學院,也轟動了整個科學界,因為他們用事實證明了牛頓的扁球說理論是完全正確的.為此伏爾泰風趣地寫道：兩個遠征隊用最雄辯的事實,“終于把兩極和卡西尼都一起壓下去了”.
最早算出地球大小的,應該說是公元前3世紀的希臘地理學家埃拉托斯特尼.他成功地用三角測量法測量了阿斯旺和亞歷山大城之間的子午線長,算出地球的周長約為25萬希臘里（39600千米）,與實際長度只差340千米,這在2000多年前實在是了不起的.
20世紀50年代后,科學技術發(fā)展非常迅速,為大地測量開辟了多種途徑,高精度的微波測距,激光測距,特別是人造衛(wèi)星上天,再加上電子計算機的運用和國際間的合作,使人們可以精確地測量地球的大小和形狀了.通過實測和分析,終于得到確切的數(shù)據(jù)：地球的平均赤道半徑為6738.14千米,極半徑為6356.76千米,赤道周長和子午線方向的周長分別為40075千米和39941千米.測量還發(fā)現(xiàn),北極地區(qū)約高出18.9米,南極地區(qū)則低下24～30米.看起來,地球形狀像一只梨子：它的赤道部分鼓起,是它的“梨身”；北極有點放尖,像個“梨蒂”；南極有點凹進去,像個“梨臍”,整個地球像個梨形的旋轉(zhuǎn)體,因此人們稱它為“梨形地球”.確切地說,地球是個三軸橢球體.