Question

用科学角度来了解地球

Answer 1

如果进入太空，我们很容易就能够看出我们的地球是球形的，不过在古代的时候人们最早是如何知道脚下的大地是球形的呢？

在1519年9月20号，航海家“麦哲伦”率领着一支船队从西班牙的塞维利亚港出发，他们一直向西航行，花了将近三年的时间又返回了塞维利亚港，这个故事首次证明了大地其实是球形的。

但是早在麦哲伦环游地球的1800多年前，古希腊人就已经知道了大地是一个圆球，世界上第1个用科学论证出大地成球形的人，就是古希腊的大哲学家“亚里士多德”，亚里士多德是 历史 上最博学的人，在公元前384年，亚里士多德出生在古希腊北部的一个叫马其顿的小国里，亚里士多德的父亲是马其顿国王的宫廷御医，但是在亚里士多德很小的时候，他的父亲就去世了，17岁那年亚里士多德进入了雅典的柏拉图学院，在那里他得到了古希腊著名哲学家“柏拉图”的赏识，并把他称作 “学园之灵”。

不过亚里士多德对柏拉图的学术观点并没有全盘的接受，在一次学院的集会里，亚里士多德当着众人的面毫不客气地反驳了柏拉图的观点，有些人说他不尊敬老师，可是没有想到亚里士多德直接回应了一句千古名言“我爱我师，更爱真理”。

在柏拉图去世之后，亚里士多德离开了雅典，在马其顿找了一份教书的工作，威名赫赫的 亚历山大大帝，就是亚里士多德的学生。此后很多年亚里士多德一直陪伴在亚历山大的身边，除了向这个男孩传授科学文化知识之外，亚里士多德还致力于培养他征服世界的野心。

8年后，亚历山大继承了马其顿的王位，并且很快就征服了古希腊的所有城邦，亚里士多德作为国王的特使重新回到了雅典，并在那里建立了自己的学院。在雅典亚里士多德很快就确立了在学术界的地位，基于自己的讲课笔记，他撰写了大量的学术著作，这些著作还覆盖了当时人类所能涉及的一切领域，这也让亚里士多德成为世界上最博学的人。

在亚里士多德的其中一部叫做《论天》的著作中，亚里士多德第一次用科学的角度论证了“大地是一个圆球的”。

亚里士多德觉得既然我们看不到整个大地的形状，那我们能不能看到大地的影子的形状呢？

答案：只要发生了月全食，我们就能看到大地的影子。

在观察了很多次月全食之后，亚里士多德还是发现了一个很有意思的事情，在发生月全食的时候，遮住月球的黑斑其边缘总是呈现出弧形，据此，他推断出大地的影子应该就是圆的，也就是说地球本身就是球形的。

世界上，第一个准确测出地球大小的人也是古希腊人，他是著名的哲学家“埃拉托瑟尼”，与亚里士多德一样，“埃拉托瑟尼”在包括数学、物理，天文、诗歌、戏剧在内的诸多领域，都作出了举足轻重的贡献，更重要的是他最早提出了地理学这个名词，还有经度、纬度的概念，因而被世人称为“地理学之父”。

不过“埃拉托瑟尼”在雅典求学的时候，有一个始终胜他一筹的人，这个人就是被后世称为“力学之父”的 阿基米德 。因为无法超过阿基米德，所以“埃拉托瑟尼”选择去埃及做了亚历山大图书馆的馆长，在那里他终于找到了自己的用武之地，“埃拉托瑟尼”上任之初，最多藏书的图书馆还是在希腊，因为没有发明印刷术，所有的书都是手稿，在埃及法老的支持下，“埃拉托瑟尼”向古希腊那些大图书馆交了很多的钱，把他们的藏书都借到了埃及，让自己的馆员一本一本地抄写，这些副本临摹得都特别好，完全达到了以假乱真的程度，在还书的时候，“埃拉托瑟尼”就把真品都留在了自己的图书馆里，靠着这样的手段，亚历山大图书馆很快就成了当时全世界最大的图书馆。

“埃拉托瑟尼”利用图书馆的资源进行了学术研究，他一生中最有名的研究工作就是测出了地球的周长，公元前2世纪的埃及南部有一个叫赛伊尼的城市也就是现在的“阿斯旺”，在赛伊尼有一口很有名的深井，在夏至日的正午时分，太阳恰好可以直射井底，此时太阳正好处于塞伊尼的正上方，也就是说太阳与地球球心的连线恰好与这口井的井口垂直，这个现象很有名。每年的夏至日都能吸引不少游客来到这里观光，之所以会有这样的现象，今天我们知道是因为这个地方位于北回归线的缘故，而“埃拉托瑟尼”发现还可以利用这个现象来测量地球的周长。

在夏至日的正午时分，太阳光可以直射到深井的井底。这意味着这束直射井底的太阳光可以穿过地球的球心，与此同时“埃拉托瑟尼”在亚历山大城测量了一个很高的方尖碑的阴影长度，并以此计算出方尖碑与太阳光之间的夹角，大约是7.2度，运用了简单的几何知识，可以知道此夹角恰好等于赛伊尼与亚历山大之间的那段圆弧相当于地球球心的角度，因为环绕地球一圈的圆弧角度是360度，所以这两座城市之间的距离大约是地球总周长的1/50。然后“埃拉托瑟尼”派出了一个埃及的商队，一点一点测量出赛伊尼和亚历山大城之间的距离，结果大概是“5000斯塔德”，这样一来阿拉托索尼就测量出了地球的周长，大约是“250000斯塔德”。

古埃及人的“1斯塔德”，相当于现代人的157米，所以“埃拉托瑟尼”的测量结果换算成今天的长度单位就是39375千米，根据现代地球卫星的测量结果，地球的周长是40076千米。2200多年前，“埃拉托瑟尼”用尺子测出的地球周长与今天科学家用卫星测出的结果只有2%的误差。

2300多年前，“亚里士多德”通过对月全食的观察，发现了地球的影子是圆形的，从而推测出地球本身是球形。2200多年前，“埃拉托瑟尼”利用尺子和基本的几何学知识测量出了地球的周长是39375千米，显然即使在什么观测条件都没有的古代，聪明的人类依然可以依靠智慧发现地球的很多秘密。