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(zhǎng)、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(duì)地球?周長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量的人，埃拉托賽尼是在“亞歷山大市”這個(gè)城市長(zhǎng)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，但是這里卻有著一個(gè)非常奇怪的現(xiàn)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(dāng)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的“亞歷山大”和“塞尼”，但是“亞歷山大市”卻不會(huì)出現(xiàn)上面所說(shuō)的那個(gè)奇怪現(xiàn)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?shù)牡胤?。埃拉托賽尼觀察到了這一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，并且在夏至當(dāng)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(cè)量出太陽(yáng)和天頂方向之間的夾角是7.2度，這個(gè)數(shù)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)出的光線可以被當(dāng)作是幾乎重疊的狀態(tài)，埃拉托賽尼根據(jù)相關(guān)的平行定理，得出角1=角2的結(jié)論。在幾何數(shù)學(xué)中，角2扮演的角色是圓心角，根據(jù)圓心角定理，圓心角的度數(shù)等于其對(duì)應(yīng)弧的度數(shù)，因?yàn)榻?＝角1，因此角2的度數(shù)也是360度的1/50，所以“亞歷山大”和“塞尼”距離的圓弧長(zhǎng)度等于圓周長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)算所得出來(lái)的結(jié)果就是地球的周長(zhǎng)。

埃拉托賽尼根據(jù)上面的操作計(jì)算出地球的周長(zhǎng)為39250千米，但是埃拉托賽尼當(dāng)時(shí)并不知道地球是橢圓形的，因此他的計(jì)算結(jié)果是基于地球是圓球形的條件下所得出的周長(zhǎng)數(shù)值，但是在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有人相信埃拉托賽尼，認(rèn)為他的計(jì)算結(jié)果有誤，因?yàn)?9250千米這個(gè)數(shù)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(duì)地球周長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量與計(jì)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(jì)初的時(shí)候，一名和尚親自組織和帶隊(duì)進(jìn)行了一次非常有科學(xué)參考價(jià)值的大地測(cè)量工作。沒(méi)錯(cuò)！你沒(méi)有看錯(cuò)！他就是一名和尚，他就是我國(guó)唐代著名的天文學(xué)家、佛學(xué)家·張遂，法號(hào)·一行｛僧人｝。

此次測(cè)量的區(qū)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(cè)量點(diǎn)。

此次測(cè)量的儀器：圭表、

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圖片說(shuō)明：圭表工作原理

此次測(cè)量的對(duì)象：13個(gè)測(cè)量點(diǎn)各處的冬至、夏至、春分和秋分的日陰線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(qū)的測(cè)量結(jié)果，張遂測(cè)出這個(gè)地區(qū)緯度的經(jīng)線弧線長(zhǎng)度約為129千米，這個(gè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)代測(cè)得北緯34度57秒位置上的子午線1度弧線長(zhǎng)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(jì)之后，也就是18世紀(jì)中葉的時(shí)候，兩支來(lái)自法國(guó)科學(xué)院的大地測(cè)量隊(duì)，一支隊(duì)伍前往南美大陸的赤道區(qū)域，另一支隊(duì)伍前往瑞典·拉普蘭，這兩支隊(duì)伍分別測(cè)量了兩個(gè)區(qū)域內(nèi)經(jīng)線1度的長(zhǎng)度，但是測(cè)量出來(lái)的結(jié)果讓法國(guó)科學(xué)院的人非常震驚，因?yàn)閺臄?shù)據(jù)上來(lái)看，地球極地1度經(jīng)線的長(zhǎng)度比地球赤道1度經(jīng)線的長(zhǎng)度要長(zhǎng)，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(guī)的圓形。

進(jìn)入19世紀(jì)，科學(xué)家都想得到地球周長(zhǎng)的準(zhǔn)確數(shù)值，于是科學(xué)家就展開(kāi)了無(wú)數(shù)次的測(cè)量與計(jì)算，克拉索夫斯基這位來(lái)自前蘇聯(lián)的學(xué)者，在美國(guó)、西歐和前蘇聯(lián)等一些地區(qū)進(jìn)行弧度測(cè)量，通過(guò)重力測(cè)量得到的數(shù)值，在當(dāng)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(cè)量的技術(shù)也突飛猛進(jìn)，人類也開(kāi)發(fā)和掌握了各種各樣對(duì)地球測(cè)量的方法，特別是采用人造衛(wèi)星、宇宙飛船進(jìn)行測(cè)量，這兩種方法可以使得測(cè)量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)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得上是一個(gè)真正的圓球體了。

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采用現(xiàn)代科技測(cè)量出的結(jié)果顯示，地球的經(jīng)線圈周長(zhǎng)約為40000.5千米，赤道周圍約為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?yàn)橹挥泻推渌矬w做比較時(shí)地球才擁有重量。通過(guò)計(jì)算地球作用一個(gè)已知質(zhì)量的物體上的效應(yīng)，從而估算出地球的質(zhì)量約為5.97×10^24千克。在人造衛(wèi)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(jì)算出來(lái)的人是內(nèi)維爾?馬斯基林在1774年完成的，內(nèi)維爾?馬斯基林根據(jù)在重力作用下來(lái)回?cái)[動(dòng)的鐘擺，從而推算出蘇格蘭境內(nèi)一座高山的質(zhì)量和計(jì)算出這座山的重力效應(yīng)作用于地球的重力。

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黃姤結(jié)語(yǔ)·了解地球的重要性

目前可以觀測(cè)人造衛(wèi)星圍繞地球旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，可以得到更為準(zhǔn)確的地球質(zhì)量，認(rèn)識(shí)地球的基本參數(shù)｛比如輪廓、體積、質(zhì)量｝對(duì)科學(xué)研究是有很大意義的，比如：

• 高精度坐標(biāo)系統(tǒng)的建立，對(duì)大地測(cè)量起到精準(zhǔn)定位的作用。
• 加大人造衛(wèi)星、宇宙飛船飛行軌道的準(zhǔn)確度。
• 幫助我們了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地球表面一些物理現(xiàn)象。

以上3個(gè)案例都要求我們?cè)谡莆盏厍蛳嚓P(guān)的各種精確參數(shù)的情況下才能展開(kāi)工作。但是根據(jù)各個(gè)人不同的需求，可以對(duì)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?yàn)榈厍驑O半徑與赤道半徑相差僅僅是21.385千米，相當(dāng)于地球半徑的1/300，這個(gè)差別相對(duì)于地球來(lái)說(shuō)是微不足道的。



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