亞里士多德觀察并分析了穿過赤道時的星座更替現(xiàn)象，宣布地球是個球體。他發(fā)現(xiàn)，“在埃及和塞浦路斯可以看到在北部地區(qū)看不到的星星”。只有在球面上觀察星空，才會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。亞里士多德還指出：“地球是一個不大的球體，因?yàn)槿绻闆r相反，這種地區(qū)性的變換現(xiàn)象不會這么快出現(xiàn)?！?/section>亞里士多德還觀察了月食，他發(fā)現(xiàn)月食總發(fā)生在滿月這一天，月球上的陰影看起來是個比月球大得多的圓形。而這一天，地球恰巧處在太陽和月球之間的位置。當(dāng)時這也是說明地球是球體的最好證據(jù)。▲月食拼接圖，黑色的部分是地球的影子。亞里士多德就是從月食現(xiàn)象推斷出地球是圓的
當(dāng)然，到了大航海時代之后，人們的視野和活動范圍大大擴(kuò)展，地球是個球體的觀念才真正深入人心。如今，人類已經(jīng)能夠?qū)Φ厍虻男螤钸M(jìn)行精確測量，以致能發(fā)現(xiàn)地球形狀的細(xì)微不規(guī)則之處。
遺憾的是，在科技如此發(fā)達(dá)的今天，依然有人不相信地球是個球體，是顆行星。比如美國著名籃球明星歐文就是“地平說”的支持者。他們把自己的直觀感受作為判斷依據(jù)的做法是不科學(xué)的，這告誡我們“眼見不一定為實(shí)”，有些經(jīng)驗(yàn)也不一定靠得住，在認(rèn)識這個世界真實(shí)面目的道路上，人類需要走的路還十分漫長。 在中國古代，天文學(xué)家不僅提出了地球是個球體，還進(jìn)行了相關(guān)的測量工作。那是在唐開元十二年（724年），著名的一行禪師(本名張遂)主持了實(shí)地測量子午線長度的工作。其結(jié)論是：“大率五百二十六里二百七十步而北極差一度半，三百五十一里八十步而差一度。”折算結(jié)果，當(dāng)時測量出的子午線一度的長度約1418千米，數(shù)值雖不夠精確，但這是人類歷史上第一次的子午線實(shí)測工作。2000多年前，古希臘科學(xué)家埃拉托色尼準(zhǔn)確測量并計(jì)算出了地球的大小。他的這個實(shí)驗(yàn)被列為“十大最美麗的物理實(shí)驗(yàn)”之一。埃拉托色尼被稱為地理學(xué)之父，他多才多藝，其著作《地球大小的修正》的精華就在于對地球周長的計(jì)算。他發(fā)現(xiàn)，在不同緯度的地區(qū)太陽高度不盡相同。通過觀察物體的影長，可以清楚地發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。▲埃拉托色尼測量地球周長的方法
埃拉托色尼知道，在昔蘭尼（今利比亞東北部），夏至正午的陽光在頭頂正上方，陽光下的物體沒有影子，陽光甚至可以直接照入一口深井中。然而同樣在夏至這一天，距離昔蘭尼5000希臘里的亞歷山大城，高大的方尖碑卻投下了陰影，通過測量可知陽光與方尖碑的夾角為7.2°。根據(jù)泰勒斯的數(shù)學(xué)定律，即一條射線穿過兩條平行線時，它們的對角相等，就可以知道從地心到兩地之間的夾角也是7.2°了。圓周是360°，為7.2°的50倍，那么地球的周長就是兩地距離的50倍。所以地球周長就用兩地距離5000希臘里再乘以50，等于250000希臘里。為了符合圓周60等分制，埃拉托色尼將這一數(shù)值修正為252000希臘里。當(dāng)時的1希臘里等于157.5米，地球周長就相當(dāng)于39690千米，與今天測出的赤道周長（約40000千米）非常接近！
埃拉托色尼的著作其實(shí)并沒有流傳下來，現(xiàn)在關(guān)于這件事的最早記載來自古希臘天文學(xué)家克萊奧美德斯的《論天體之圓周運(yùn)動》一書。對于埃拉托色尼測量太陽高度的方法目前還有爭議，人們搞不清楚這個7.2°是怎么得來的，因?yàn)楫?dāng)時還沒有出現(xiàn)三角函數(shù)的算法，也就不可能利用影長計(jì)算出太陽高度角。不過相信能想出這樣巧妙的方法，測量角度的方法就不會是什么難題了。本文節(jié)選自《百科知識》2021.09B
