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第四部分05（第2页）

我们立足的大地是一个硕大的圆球体，对于这一点，如今已经没人怀疑了。于是，人们习惯地叫它“地球”，这样既形象又亲切。但人们对地球形状的认识，却不是一蹴而就的，而是经历了一个漫长的认识过程。

古时候，由于人类的活动范围狭小，只是凭着直观感觉，看到眼前的地面是平的，就认为整个大地也是平的。在我国有过“天圆如张盖，地方如棋盘”的说法，认为大地如同展开的棋盘。后来，人们又觉得“平地”的说法无法解释某些现象，便认为大地是凸起的，于是又有了“天像盖笠，地法覆盘”的主张，认为大地如同倒扣着的盘子。在我国历史上，也有人提出过“浑天说”的理论，认为天地如同鸡蛋，天似蛋壳，地似蛋中黄。但这种主张不符合人们的直观认识，所以长期不被世人所接受。

在古代，也曾有人用推理的方法论述过大地是圆球体。2000多年前，古希腊的哲学家们发表过这样的见解。

站在海边，遥望远方驶来的航船，总是先看到桅杆，后看到船身，好像航船从地平线以下徐徐升起。只有当大地是凸起的曲面时，才会有这种效应。

在南北不同地方所看到的北极星高度不同，越往北走，北级星升得越高；越往南走，北极星就越低。同时，在北方能看到的一些星，到南方就看不到了。而在南方能看到的一些星，到了北方就看不到了。这种见解其实就是试图说明大地不是平面，而应该是凸起的曲面。

古希腊人还根据月食现象判断大地的形状。他们认为，月食是由于大地的阴影投射到月亮上造成的，而阴影的边缘始终是弧形的。

古代的思想家们，为说明大地是圆球体，虽找了许多证据，但都不能令人心悦诚服。因为假如大地是个半球形状，也会有上述那些效应。唯一能够证明大地是圆球形体的方法，就是朝着某一个方向直走下去，然后回到原来出发的地方。但是在交通条件不发达的古代，这是不容易办到的。

到15世纪末，意大利人哥伦布第一个试图以亲身实践来证明大地是球形的。他相信，向西走也同样可以到达亚洲。当时，由于欧洲资本主义兴起，为满足贸易上的需要，也希望能再找到一条通往富饶的亚洲的捷径。哥伦布于公元1492年至1504年先后4次横渡大西洋，到达美洲东岸，他以为这就是亚洲。直到他死，还不知道自己所到达的是一个从未被人知道的新大陆呢!

第一个完成环球旅行的人是葡萄牙出生的航海家麦哲伦。他率领265名水手，分乘5艘木制舰船，于1519年9月从西班牙出发，穿过大西洋，绕过南美洲，进人了一片漫无边际的大洋，因为当时风平浪静，他们便称之为“太平洋”。由于一连几个月找不到陆地，得不到淡水和食物，中途不少人病倒和死亡。后来，麦哲伦也在菲律宾群岛与当地人冲突中被杀害。但他们的努力和牺牲并没有白费，最后幸存的一艘船和18名水手于1522年．9月的一天回到了故乡。历时整整3年，终于完成了人类史上第一次环球旅行。从此，雄辩地证实了大地确实是球形的。以后，人们便形象地把大地称做“地球”了，而麦哲伦则被后人誉为“第一个拥抱地球的人”。

“圆”和“扁”的争论

作为圆球形体的“地球”被发现了。但它是怎样的球形体?当时人们还是不很清楚。有人说地球应该是个滚瓜溜圆的正球体，因为圆是最完美的形态。有人说地球应该是鸡蛋一样的长球体，两极处凸起，因为蛋是一切生命之源。而英国科学家牛顿则根据他的力学观点，断定地球是一个两极较扁，腰部凸出的球体。

牛顿的论断是由一次偶然发现引发的。1672年，法国的一位天文工作者到南美洲圭亚那（西经52．5°，北纬5°）做天文观测，发现从法国巴黎（东经2．2°，北纬48．8°）带来的一架最准确的摆钟走慢了。开始，他还以为是摆钟出了毛病，但后来，当他回到巴黎后，这架摆钟却又恢复了正常，经检查，摆钟没有任何毛病。既然不是摆钟本身的毛病，那为什么会出现这种情况呢?当时，对这个问题没有人能做出圆满的回答。

牛顿（同时还有荷兰科学家惠更斯）首先用这个事实说明地球是一个椭球体。他认为，地球由于自转产生惯性离心力，越靠近赤道，由于自转半径较大，则惯性离心力也就越大，地球物质便有向赤道部分移动的趋势。正像我们转动伞柄，伞就会自动张开那样。结果，地球就形成赤道部分向外凸出的椭球体。正因为地球是这样的椭球体，赤道附近的圭亚那比北纬48．8°的巴黎距离地球中心较远，这样，摆钟被带到圭亚那后，它所受的重力减小了，摆钟的摆动周期便会延长，所以摆钟就走慢了。

这种见解很有道理，但它毕竟属于思辩性的推断，不能作为一种科学定论公之于众。为了证实这种结论的正确性，后来法国科学院派出两支测量队，分别到北极圈附近的瑞典拉普兰地区和赤道附近的秘鲁地区实测子午线（即经线）弧段的长度。其结果是，北极圈附近的一度子午线弧段较赤道附近一度子午线弧段稍长。这就证明了牛顿的见解是正确的。事实上，赤道半径较两极半径长21．5公里。

规则的椭球体，其经线圈都是椭圆，而纬线圈都是正圆。但后来发现，地球不是规则的椭球体，即它的纬线圈和赤道并非正圆。赤道直径，在东经15°到西经165°方向为长轴，在东经105°到西经75。方向为短轴。但二者相差只有430米，这和地球半径相比是微不足道的。这样，通过地心到地表就有3根不等长的轴，所以人们又称地球是三轴椭球体。

现在根据人造地球卫星测得的地球形状是，它的南北两半球也不对称。北半球较为瘦长，北极略高出理想椭球体18．9米；南半球较为胖短，南极略低于理想椭球体25．8米。地球又有点像“梨形”。不过，这个差异就更小，南北极两半径仅相差40余米。

因此，总的说来，地球是一个不太规则的椭球体，它什么也不像。人们根据它独特的形状，就叫它“地球体”。

上面所说的地球体尽管很不规则，但还不是指地球自然表面的实际形状，而是指经过初步简化了的大地水准面的形状。什么是“大地水准面”呢?我们知道，地球上有高山，有深谷，可谓坎坷不平，复杂异常。但人们在考察地球的基本形状时，往往不去计较这些“细节”问题。科学家们设想有一个静态的海洋表面，并把它延伸向大陆内部，构成一个覆盖全球的假想海洋面，这就是“大地水准面”。

地球的大小

自从有人相信大地是个圆球，关于它的大小，便是人们渴望知道的问题了。最早测量地球大小的是古希腊天文学家埃拉特色尼。当时，他居住在现今的埃及亚历山大港附近。在亚历山大港正南方有个地方叫塞恩，即今天的阿斯旺，两地基本上在同一条子午线上。在两地之间，有一条通商大道，骆驼队来往不绝。两地的距离大约相当今天的800公里。塞恩有一口很深的枯井，夏至这一天正午，阳光可以直射井底，说明这一天正午太阳恰好在头顶上。可是同一天的正午，在亚历山大港，太阳却是偏南的。根据测量，知道阳光照射的方向和竖直木桩呈7．2°的夹角。这个夹角，就是从亚历山大港到塞恩两地间子午线弧长所对应的圆心角。埃拉特色尼根据比例关系，轻而易举地计算出了地球的周长：

地球周长：800公里=360°：7．2°

计算结果，地球周长约为40000公里，这和我们今天所知道的数值极为接近。

埃拉特色尼的方法是正确的。至今，天文大地的测量工作，也还是根据这一原理进行的。不过，精确的测量不是靠太阳，而是靠某恒星的高度和方位来进行测量和推算的。

后来，又有人重做埃拉特色尼的实验，由于仪器精度不高所测得的结果为28800公里。但当时，人们迷信仪器的测量，相信这个与实际长度误差很大的数字。所以，一直到15世纪以前，西方人一直认为地球的周长只有28800公里。哥伦布采用的也是这个较小的数值。他错误地估计，只要向西航行几千公里就可以到达亚洲的东部。如果他当时知道了地球的真实大小也许就不会做那次冒险的航行了。

近代大地测量中，是利用恒星来测定地球某两地间子午线弧长的。只要精确测知一段子午线弧长，便会很容易地计算出地球的周长。这同埃拉特色尼的方法基本一致。

近年来，由人造地球卫星测得的地球大小更为精确。目前所采用的有关数值是：

地球赤道半径：6378．140公里

地球极半径：6356．755公里

地球平均半径：6371．004公里

赤道周长：40075公里

地球面积：510100934平方公里