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西班牙地图形状(地球是圆的还是平的

 

2023/7/18 12:23:37 ('互联网')

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地球是圆的还是平的

“在哥伦布时代,人们认为地球是平的,大西洋里有吞噬船只的巨大怪物,以及地球边缘有令人恐惧瀑布,脆弱的船会在那里坠入无尽的深渊。但哥伦布确信地球是圆的,他决定带着水手一起航行,与那些愚蠢的信念作斗争。”——-1919年美国作家艾玛·米勒·博勒纽斯

哥伦布的故事家喻户晓,也是我们儿时成长过程中最美的神话,他是航海时代的英雄,年轻时候的偶像就是有名的马可·波罗,因此他立志要成为航海家,哥伦布也是当时那个时代唯一一个相信地圆说的人,它看过偶像的《马可·波罗游记》所以十分向往遍地是黄金的中国。他坚信只要一直向西航行就一定能到达中国和印度,不过他至死都没能来到中国,却在半路登上了美洲大陆。

现在让我们想象一下1492年的水手们有多么的勇敢,所有人都说地球是平的,你们可能会掉入无尽的深渊,但他们依然冒死前往世界的边缘,将生死置之度外。那么这里有个问题:历史上都说哥伦布和后来的麦哲伦都坚信地球是圆的,他们有没有依据呢?是谁第一个用严谨的理论证明了地球是圆的?今天就聊下这个问题。

我们能否通过月球上的阴影来判断地球的形状

有个有趣的事实是,在古代文献中全人类一致认为地球的形状是平的,我国也有天圆地方一说,其实地方真的还没有地圆更科学。为什么呢?这是古人对地球最直观的判断,其实也不是古人不够智慧,如果放在现代,我们只知道天空中两个最重要的天体太阳和月球,也会得出同样的结论。

如果我们在新月后一两天的日落时分出门,我们将会看到这样的景象。

月亮呈现出细长的月牙状,我们可以看出明亮的发光部分似乎与一个球体阴影重合,我们也可以清楚的看到未发光的部分呈现出圆盘状。

在接下来的几天里,我们继续在日落之后出去看月亮。事实上,如果我们每天晚上在相同的时间看天上的月亮,就会注意到两件事,再日复一日地发生着变化。

从左往右看哈

每天晚上月亮只会移动大约12度也就是一个手掌的宽度,并且在逐渐远离日落的位置,月亮也从一开始的小月牙慢慢变大!假如今天晚出去看到的是半月,那么往后的每天晚上我们会看到越来越完整的月亮,直到满月。作为优秀的天文学家,我们可能会得出这样的结论:月球在绕地球运行,其明显的相位变化是由太阳照射到球形月球不同部分的光线引起的。

事实上,这就是古代和现代关于月相成因的观点。那么我们能不能判断出地形的形状呢?

一年中在满月期间会发生大约两次特殊的天文想象,那就是月食!当出现满月时,如果月球、地球和太阳恰好在一条直线上,那么地球的影子就会投在月球的表面上!

如果我们观察月球表面的阴影,就可以清楚地看到地球的阴影边缘是弯曲的,形状像一个圆盘。如果我们把地球在月球上的阴影拼接在一起,我们甚至可以拼凑出地球阴影在月球表面的相对大小。

但很遗憾,这并不能告诉我们地球是扁平的圆盘还是球形;它只能告诉我们地球的影子确实是圆的。原则上,从月球上的阴影看,地球可以是平的,也可以是圆的。看下图

所以哥伦布当时坚信地球是圆的,或者是几年后的是麦哲伦第一次完成了人类的环球航行,并首次证明了地球的形状。只能说这是艺高人胆大的冒险行为,毕竟航海家都有冒险精神!麦哲伦曾经说过:

“教会说地球是平的,但我知道它是圆的,因为我在月亮上看到过地球的影子,我对影子比对教会更有信心。”

所以他们只是盲目的坚信,并且付出了冒险行动证明了地球的形状。相反人类是在2000多年前的古代!只用了太阳就证明了地球的形状。他们是怎么做到的?

从左往右

在北半球,沿着太阳白天的轨迹,我们会发现太阳在天空的东部升起,在南部上升到顶点,然后在西部下降和落下。一年中的每一天都是这样,日复一日。

但是太阳并不是每天都走同一条轨迹;在夏季,太阳在中午会到达天空中最高的位置,白天的光照时间更长。而在冬季,太阳会到达一个相对较低的位置,白天光照时间短。为了生动地说明这一点,看上图的延时拍摄的照片,这是冬至期间,太阳在天空中的路径。

如果绘制出太阳一年中每天在天空中走过的的路径,我们会发现在冬至(通常是12月21日)太阳的轨迹线最低,白天日照时间很短,不经意间又要关灯睡觉了。在夏至(通常是6月21日)太阳轨迹线最高,基本就在头顶,真的是太阳当空照,花儿多我笑,白天日照时间最长。

如果用一台照相机拍摄一年中太阳穿过天空的路径,我们会看到一系列漂亮的弧线,其中最高、最长的弧线是在夏至时形成的,最低、最短的弧线是在冬至时形成的。下图:

在古代,来自埃及、希腊和整个地中海最伟大的学者和科学家都在亚历山大图书馆工作。其中一位科学家是古希腊天文学家,他就是埃拉托色尼。

在亚历山大港生活期间,在夏至的时候埃拉托色尼收到了来自埃及南部城市西恩纳的信件。信件上提到:

有些物体在中午没有影子

换句话说,如果太阳在各个方向上没有偏差一度,直射头顶。如果一个完全垂直的物体,它绝对不会产生阴影。

埃拉托色尼清楚他生活的亚历山大港物体影子的情况并非如此。在亚历山大夏至的正午时分,太阳比一年中任何时候都更接近正上方,但垂直物体仍然会投下阴影。

埃拉托色尼就做了一个实验。在夏至的中午影子最短的时候,他测量了一根垂直木棍投下的影子的长度,算出太阳与亚历山大港垂直地面方向上的角度。

他得到的答案是1 / 50,即7.2度。那么在西恩纳一根一模一样,垂直与地面的棍子与太阳光的角度为什么是0呢!这是什么原因?

也许是天才的灵感迸发,埃拉托色尼意识到太阳的光线是平行的,那么地球就是弯曲的,否则所有地方太阳光应该与物体的夹角是一样的。

如果埃拉托色尼能算出亚历山大到西恩纳的距离,并且他还知道这两个城市的角差,就可以算出地球的周长!但是当时想测量两地的距离并非易事。要是埃拉托色尼当时有一群助理的话,他就可以派他们去出差了,慢慢的测量距离了!(哈哈)

但是,由于当时的条件限制他只能依赖于当时官方的测地资料。那么当时官方对距离“精确”的测量标准是什么?

骑骆驼测量,骆驼走完一段距离所需的时间,然后根据骆驼的速度,就可以大致知道两地的距离。其结果是西恩纳和亚历山大之间的距离是5000斯塔迪亚。斯塔迪亚是一种长度单位,问题是,一斯塔迪亚有多长?答案取决于居住在埃及的希腊人埃拉托色尼,使用的是希腊斯塔迪亚还是埃及斯塔迪亚,目前历史学家们仍在争论这个问题。

不过希腊斯塔迪亚的使用更为普遍,按现代标准是185米。使用这个值的话,可以得到地球周长为46,620千米,这个数字只比实际值大了16%。

然而,一个埃及斯塔迪亚是157.5米,如果当时埃拉托色尼依照这个距离的话,我们得到的值为39375公里,与现代值40041公里相比,相差不到2% !

不管实际值是多少,埃拉托色尼是世界上第一位地理学家,他发现了地球是圆的,并且第一次准确地计算出了地球的大小!还发明了我们今天仍然使用的经纬度概念,并建立了第一个基于球形地球的模型和地图。

但是在随后的几千年里,这些东西并没有流传下来,今天我们任何人都可以在相同经度的两个位置上做同样的实验,同时测量影子的长度,也可以算出地球的周长!

但是直到1946年我们人类才获得了第一张关于地球曲率的摄影证据。

再回到哥伦布,他当时虽然坚信地球是圆的,但是他对地球的大小做出了一个错误的估计,他曾说服其他人相信他可以直接从欧洲航行到印度和中国,当时所有认为他是骗子,不过最后还是说服了西班牙王后,并得到了国王的支持,哥伦布带着国王给印度和中国皇帝的国书就出发了,所幸中途有个美洲大陆,不然哥伦布真的要被饿死在半路。哥伦布直到死的时候都认为自己已经到过印度了,其实他踏上的是美洲大陆,中间还差十万八千里呢!

初一地



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