很久以前,人们看到了太阳的东升西落,星辰的斗转星移。
很久以前,人们看到了草原的辽阔,大海的宽广。
于是,很长一段时间,古人都觉得我们生活在一个“天圆地方”的世界——天空中的宇宙是个穹顶,而我们的地球是平坦的。
可渐渐地,一些聪明而留心观察生活的人发现,如果地球真的是平坦的,那么身边很多常见的现象都无法解释。最先发现这个惊天大秘密的是充满智慧的古希腊学者。
著名的“百科全书式科学家”亚里士多德在月食中发现了不同寻常的事。月食的成因在于地球运行到了太阳和月球之间,换句话说,月食就是地球投射在月亮上的影子。那么根据影子的轮廓,我们就可以判断出地球大致的形状。而无论是月偏食(地球只投射了一部分的影子),还是月全食(地球投射了完整的影子),边缘都是弧形或者圆形的。这样的情况,只有在地球是球体的时候才会发生。那么,假如地球是个扁平的圆盘可不可以呢?要想使月食保持圆形,就必须让太阳正射到圆盘的中心,否则地球的影子会被拉长成椭圆形。但人们可从没有见到过椭圆的月食啊!
除了月亮的信号,他还在夜空的星星中发现了证据。
希腊人在迁居的过程中,会习惯望向天空中的北极星寻找方向。但他们发现,越往南走,北极星在天空中的位置就越低。亚里士多德根据在埃及和希腊两地观测到的北极星位置的差异,估算出了地球的周长。虽然这个估值并不很准确,但还是成为了“地圆说”的有力证据。
于是,公元前340年,亚里士多德在《天问》(On the heavens)一书中,用这两个令人信服的证据告诉世人:地球是球型的,不是扁平的盘。
另一位古希腊数学家埃拉托色尼也有所发现。他把目光锁定在了太阳和影子。夏至正午,他在如今位于埃及的一座名叫阿斯旺的城市立起了一根杆,由于正午太阳直射,几乎看不到影子。而当他再次在阿斯旺以南的亚历山大市立起同一根杆时,发现了具有一定长度的影子。太阳照射到地面的光线近乎于平行光,按照数学几何原理,如果地球是平的,那么各处的影子长度应该都相等。事实并非如此,这也恰恰指向地球是球体的事实。根据影子的长度差异,结合两观测地间的距离,埃拉托色尼估算出了这两地间对应的圆心角,并进一步估算出了地球的周长,这个计算值已经很接近目前所采用的数值了。
从古希腊开始,人们开始意识到并逐渐承认了“地圆说”,古人们通过观察日月星辰,发现了地球的秘密,人类距离探索宇宙的脚步也更近了一步。其实,如果留意身边,你还能找到更多证据。
比如,有机会去海边,请望向远方的船只。当它们逐渐远离你时,你会发现它们并不是越变越小最后消失,而是船体先消失于地平线,随后船帆才不见。而远处当有船只进港时,你最先看到的也一定是船帆。
你看,生活的细微之处,往往藏着宇宙的大秘密。
参考资料:
1. https://www.livescience.com/60544-ways-to-prove-earth-is-round.html
2. 「英」斯蒂芬·霍金 《宇宙简史 起源与归宿》 译林出版社
作者:比邻星
审稿:于颖卓,中科院地理科学与资源研究所博士
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