你知道地球的形状吗?

——你知道地球是什么形状吗?


答案一:圆球体。

地球好像长这样

古希腊先哲亚里士多德通过分析月食,得出地球是球体或近似球体,因为地球在月亮上的投影边缘是圆弧型的。

葡萄牙航海家麦哲伦(在西班牙支持下)用生命完成了环球航行 ,则以事实证明了地球是圆球。

上图来自NASA(美国国家航空航天局),并被纳入课本而被我们熟识。所以地球的模样应该错不了!事实上,这个晶莹剔透的水晶球,是NASA经过美颜修饰后的照骗。

答案二:椭球体。

又好像长这样

地理爱好者可能要较真,赤道半径是6378.14千米,两极半径是6356.75千米,两者相差约21千米,所以地球是一个两级稍扁赤道略鼓的椭球体。

有理有据,好像真是这么回事呢!

燃鹅,赤道与两极半径的差额21千米只有地球平均半径6371千米的0.3%,你确定这微乎其微的差别能看出来吗?事实是,在太空中用肉眼看地球,真的是一个正球体。

世界地图是椭圆形,但这跟地球形状没有关系。它是为了将地球的形态完整地展示在一个平面上,而在绘制地图时采取了一定的投影方式。

答案三:不规则近球体。

会不会是这样呢

考虑到隆起的高山和低伏的洼地,地球表面不可能是光滑的,所以大概,地球是一个不规则的近球体吧(如上图所示)。

概念没错,但与答案二雷同,犯了一个尺度上的错误。要知道,最高的珠穆朗玛峰为8844.46米,大致是地球平均半径的0.1%,肉眼几乎无法分辨这个差异。上图明显夸大了地势对地球形状的影响。


追溯&梳理

一、天圆地方——盖天说

在我国,早在二千多年前的周朝,就存在着一种“天圆如张盖、地方如棋局”的盖天说。古人认为天像一个锅,是半圆的。而地则像一个方形的棋盘,是平的。

我们现在看来,这种说法略显愚昧。但在生产力和技术非常落后的古代,人类活动的范围非常狭小,一般为几百公里,最多也就一、两千公里。于是就造成了人们认为脚下的地是平的,这是古代人类直觉所导致的概念。

随着生产技术的发展,人类活动范围扩大,人们观察和思考的程度有所提升,逐渐发现一些客观现象无法用早期的观念来解释。于是有人提出了拱形大地的设想,衍生为后来的“浑天说”。

二、天之包地,犹壳之裹黄——浑天说

“浑天说”认为,地在天之中,天似蛋壳、地似蛋黄,日月星辰附着在天壳之上,随天周日旋转。

东汉天文学家、科学巨匠张衡,其所作的《浑天仪注》中写道:“浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡中黄,孤居于内,天大而地小。天表里有水,天之包地,犹壳之裹黄。天地各乘气而立,载水而浮。”他指出天是一个圆球,而不是盖天说中的半圆,地球被包在天之中,类似于鸡蛋黄被裹在鸡蛋壳之中。

张衡,也就是发明了世界上第一架地动仪——候风地动仪(由八只龙首、八只球丸、八只蟾蜍构成)的伟大科学家。后来,张衡大胆改良了前人制作的浑天仪,于公元117年设计并制造了完整的演示浑天说思想的漏水转浑天仪。

三、球体——现代的认识

麦哲伦环球航行证实了地球是一个球体。现代探测技术进一步指出,地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体。至于怎么个不规则法,也有一些有趣的说法。

1、梨形

测量分析得出,地球北极地区约高出18.9米,南极地区则凹陷24~30米(如左图所示)。于是,地球的形状像一只梨子:赤道部分鼓起是“梨身”,北极略尖像个“梨蒂”,南极凹陷像个“梨脐”,就得到一个“梨形地球”。

实际上,这20米的差异放在平均半径6371千米的地球上,实在微不足道。除非将差异放大十万倍,才会有图中的效果。不然,新盖一幢20米的建筑,地球表面就会凸出来一块,也太随意了。

2、土豆

2012年12月27日,名为“NASA中文”的微博用户贴出了一张地球的“素颜照”。微博称由于地心引力的作用,地球并不是一个完美的圆球。这个酷似长满“青春痘”的土豆,引起了网友热议。

不过博主很快澄清,“土豆地球”为地球重力场分布图,不是地球的形状图。另外,这张图并不是完全按照比例绘制的,而是采用了夸大比例的手法,让读图者能清晰地看出差别。


真相

地球真正的样子(日本气象卫星向日葵8号所拍)

2014年12月18日,日本气象卫星向日葵8号拍下了地球的图像(如上图所示),半个地球的云层清晰可见。虽然没有NASA给出的那么澈蓝透亮,但从图中看地球的形状,确实很圆。

大地测量学中,所研究的地球形状是指大地水准面的形状。假想有一个包围全球的平静海洋面,与全球多年平均海水面重合,这个假想面就是大地水准面。

因为地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀,所以大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面。该面包围的形体近似于一个赤道略鼓、两极略扁的旋转椭球体,这就是地球的物理形状。

“梨”或者“土豆”,都是对于地球形状的美丽误会(从最早的鸡蛋,到这些水果、蔬菜,俺们中国人好像真的很爱吃呢!)。放大局部看整体,必定有失偏颇。

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