自從人們了解地球是一個(gè)大圓球之后，關(guān)于這個(gè)大圓球的一些基本信息，比如質(zhì)量、周長(cháng)、體積、溫度等等就成了科學(xué)家迫切想要搞清楚的問(wèn)題。

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來(lái)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(gè)對地球?周長(cháng)進(jìn)行測量的人，埃拉托賽尼是在“亞歷山大市”這個(gè)城市長(cháng)大的，距離亞歷山大市南面785公里的地方有一個(gè)小城市名為“塞尼”，雖然“塞尼”這個(gè)城市并不是很有名氣，但是這里卻有著(zhù)一個(gè)非常奇怪的現象，那就是在每年夏至的這一天，中午12點(diǎn)整的時(shí)候，太陽(yáng)的位置會(huì )剛剛好移動(dòng)到一口井的正上面，也就是說(shuō)夏至當天中午12點(diǎn)整時(shí)，太陽(yáng)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(xiàn)的“亞歷山大”和“塞尼”，但是“亞歷山大市”卻不會(huì )出現上面所說(shuō)的那個(gè)奇怪現象，頭頂上的太陽(yáng)并不位于垂直90度的正上方，太陽(yáng)是處于稍稍偏離天頂的地方。埃拉托賽尼觀(guān)察到了這一個(gè)奇怪的現象，并且在夏至當天在“亞歷山大市”的大地上插了一根木棒，中午12點(diǎn)整的時(shí)候，埃拉托賽尼測量出太陽(yáng)和天頂方向之間的夾角是7.2度，這個(gè)數值就是360度的1/50。

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鑒于太陽(yáng)和地球之間相隔的距離，太陽(yáng)發(fā)出的光線(xiàn)可以被當作是幾乎重疊的狀態(tài)，埃拉托賽尼根據相關(guān)的平行定理，得出角1=角2的結論。在幾何數學(xué)中，角2扮演的角色是圓心角，根據圓心角定理，圓心角的度數等于其對應弧的度數，因為角2＝角1，因此角2的度數也是360度的1/50，所以“亞歷山大”和“塞尼”距離的圓弧長(cháng)度等于圓周長(cháng)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(cháng)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(lái)的結果就是地球的周長(cháng)。

埃拉托賽尼根據上面的操作計算出地球的周長(cháng)為39250千米，但是埃拉托賽尼當時(shí)并不知道地球是橢圓形的，因此他的計算結果是基于地球是圓球形的條件下所得出的周長(cháng)數值，但是在當時(shí)并沒(méi)有人相信埃拉托賽尼，認為他的計算結果有誤，因為39250千米這個(gè)數值實(shí)在是太大了，完全是不可能的，所以沒(méi)有一個(gè)人愿意選擇相信他。與此同時(shí)，對地球周長(cháng)進(jìn)行測量與計算的人也失去了信心。

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科學(xué)偉人的成就

早在8世紀初的時(shí)候，一名和尚親自組織和帶隊進(jìn)行了一次非常有科學(xué)參考價(jià)值的大地測量工作。沒(méi)錯！你沒(méi)有看錯！他就是一名和尚，他就是我國唐代著(zhù)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(gè)測量點(diǎn)。

此次測量的儀器：圭表、

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圖片說(shuō)明：圭表工作原理

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

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下面主要說(shuō)說(shuō)河南省平原地區的測量結果，張遂測出這個(gè)地區緯度的經(jīng)線(xiàn)弧線(xiàn)長(cháng)度約為129千米，這個(gè)數據與現代測得北緯34度57秒位置上的子午線(xiàn)1度弧線(xiàn)長(cháng)度為110千米作比較僅僅只是相差了19千米，這個(gè)誤差可以說(shuō)是非常小的了。

10個(gè)世紀之后，也就是18世紀中葉的時(shí)候，兩支來(lái)自法國科學(xué)院的大地測量隊，一支隊伍前往南美大陸的赤道區域，另一支隊伍前往瑞典·拉普蘭，這兩支隊伍分別測量了兩個(gè)區域內經(jīng)線(xiàn)1度的長(cháng)度，但是測量出來(lái)的結果讓法國科學(xué)院的人非常震驚，因為從數據上來(lái)看，地球極地1度經(jīng)線(xiàn)的長(cháng)度比地球赤道1度經(jīng)線(xiàn)的長(cháng)度要長(cháng)，這就說(shuō)明了一個(gè)事實(shí)，那就是——地球是一個(gè)扁球體，而不是正規的圓形。

進(jìn)入19世紀，科學(xué)家都想得到地球周長(cháng)的準確數值，于是科學(xué)家就展開(kāi)了無(wú)數次的測量與計算，克拉索夫斯基這位來(lái)自前蘇聯(lián)的學(xué)者，在美國、西歐和前蘇聯(lián)等一些地區進(jìn)行弧度測量，通過(guò)重力測量得到的數值，在當時(shí)是最具有科學(xué)說(shuō)服力的。

近年來(lái)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(lèi)也開(kāi)發(fā)和掌握了各種各樣對地球測量的方法，特別是采用人造衛星、宇宙飛船進(jìn)行測量，這兩種方法可以使得測量的準確數據不斷更新，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(gè)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(chēng)得上是一個(gè)真正的圓球體了。

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采用現代科技測量出的結果顯示，地球的經(jīng)線(xiàn)圈周長(cháng)約為40000.5千米，赤道周?chē)s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。

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探究地球的重量有多少，基本上是沒(méi)有意義的

地球作用于某個(gè)人或某個(gè)物體上的重力，稱(chēng)之為「重量」，探究地球的重量有多少，基本上是沒(méi)有意義的，因為只有和其他物體做比較時(shí)地球才擁有重量。通過(guò)計算地球作用一個(gè)已知質(zhì)量的物體上的效應，從而估算出地球的質(zhì)量約為5.97×10^24千克。在人造衛星、宇宙飛船發(fā)明之前，估算地球的質(zhì)量是一個(gè)極其困難的問(wèn)題。

第一個(gè)把地球質(zhì)量值精確計算出來(lái)的人是內維爾?馬斯基林在1774年完成的，內維爾?馬斯基林根據在重力作用下來(lái)回擺動(dòng)的鐘擺，從而推算出蘇格蘭境內一座高山的質(zhì)量和計算出這座山的重力效應作用于地球的重力。

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黃姤結語(yǔ)·了解地球的重要性

目前可以觀(guān)測人造衛星圍繞地球旋轉的運動(dòng)，可以得到更為準確的地球質(zhì)量，認識地球的基本參數｛比如輪廓、體積、質(zhì)量｝對科學(xué)研究是有很大意義的，比如：

• 高精度坐標系統的建立，對大地測量起到精準定位的作用。
• 加大人造衛星、宇宙飛船飛行軌道的準確度。
• 幫助我們了解地球內部結構和地球表面一些物理現象。

以上3個(gè)案例都要求我們在掌握地球相關(guān)的各種精確參數的情況下才能展開(kāi)工作。但是根據各個(gè)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(jiǎn)化，甚至把地球看作是一個(gè)圓球體，因為地球極半徑與赤道半徑相差僅僅是21.385千米，相當于地球半徑的1/300，這個(gè)差別相對于地球來(lái)說(shuō)是微不足道的。



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