人类对地球形状认识过程

形状是一个近似“梨”的形状。这一认识是到目前为止对于地球认识的一个新阶段。这种认识说明地球的
形状及反映这种形状的内部物质状态还未达到稳定平衡状态。当然，今后卫星测量还必须结合大地测量、
重力测量和天文测量等综合手段，才能获得进一步精确的数据。
人类对地球形状认识趣谈
山东郓城第一中学地理组
刘海荣
现在人们对地球的形状已有了一个明确的认识：地球并不是一个正球体，而是一个两极稍扁，赤道 略鼓的不规则球体。但得到这一正确认识却经过了相当漫长的过程。在我国，早在二千多年前的周朝，就 存在着一种“天圆如张盖、地方如棋局”的盖天说。随着生产技术的发展，人类活动范围的扩大，各种知
17 世纪 牛顿推断地球为扁球体
卡西尼认为地球是个长球体
18 世纪 法国科学家测量出地球为扁球体
现在 赤道半径为 6378140M ，极半径 6356755M ，扁率为 1/298.2
人类在长期生产实践中， 对于地球形状的认识经历了反复曲折的过程。 当初人们确认地球的形状为圆球形，
这是一个认识上的进步，有人比喻为第一级近似。到
大地不是平的
麦哲伦环球航行 ，地球是圆的
人造地球卫星 照片，地球是球体
古时候 人们认为天圆地方
后来 人们又认为大地弯曲呈弧形
公元前 500 年前后 毕达哥拉斯设想大地是球形
约 100 年后 亚里士多德通过 月食 推断大地是球形
我国东汉年间 张衡 提出 “地如鸡中黄 ”
15 —16 世纪 麦哲伦通过环球航行证实大地是球形
那时候 ,由
15,16 世纪的地理大发现 ,特别是 1519-1521 年,麦哲伦率领的一支船队 ,环绕地球航行一周成 功 ,这为大地是球形提供了有力的证据 .明朝末年 ,西方传教士利玛窦 ,汤若望等来到我国 ,介绍 了天文 ,地理 ,数学等科学知识 ,我国才出现 " 地球 " 这个译名 随着测量技术的不断进步 ,特别是人造地球卫星的利用 ,现在测得的地球赤道半径为 6378 千
古希腊著名的科学家 ,哲学家亚里士多德才第一次对大地是球形作出了论证
.他观察天象 ,从
月食时地球在月球上的投影等现象中 ,推断大地的形状为球形 .当时 ,一些持反对意见的人便
提出 :如果大地真是圆球状的 ,为什么住在地球另一端的人 ,没有掉向下面的空中呢 于人们还不懂得有地心引力 ,要回答这个问题是很难的 .
人类对地球形状的认识大致经历了这样一个过程
:
古时候的人 ,由于活动的范围很小 ,只看到自己生活地区的一小块地方 ,因此单凭直觉 ,就产生
了种种有关 " 天圆地方 " 的说法 .例如 ,我国早在两千多年前的周代 ,就有 "天圆如张盖 ,地方如棋
局 (棋盘 )" 的盖天说 .古代埃及人认识 ,天像一块穹窿形的天花板 ,地像一个方盒 .俄罗斯人则认 为 ,大地像一块盾牌 ,由三条巨鲸用背驮着 ,漂游在茫茫的海洋里 .印度人也有类似的传说 ,不过 他们认为驮着这块大地的 ,不是巨鲸 ,而是站在海龟背上的三头大象 .大象动一动 ,便引起地震
M, 极半径为 6356 千 M, 两者相差为 21 千 M, 赤道周长 4 万千 M. 如果我们把这个庞大的地球 ,缩小制成一个直径 1M 的地球仪 ,赤道半径只比极半径长 多,这点微小差别 ,在地球仪上是表示不出来的 ,所以我们使用的地球仪都还是正圆形的
1毫 M .
简单说：
天圆地方
天圆如张盖 ,地方如棋局
18 世纪末，人们普遍认识到地球为极轴方向扁缩的
椭球，这是第二级近似。为了数学上计算方便，来代表地球的形状。所谓旋转椭球体是将一个椭圆以它的
短轴为轴旋转而成的球体。地球因自转而变扁，这符合逻辑和事实，但地球不是流体，所以旋转椭球体的
光滑表面并不完全和地球真实形状一致。 地球表面有大陆和海洋， 地势有高有低， 其形状是非常不规则的。
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(3) 赤道面不是地球的对称面， 从包含南北极的垂直于赤道平面的纵剖面来看， 其形状与标准椭球体相
比较，位于南极的南极大陆比基准面凹进 24m；而位于北极的没有大陆的北冰洋却高出基准面
14m。同时，
从赤道到南纬 60°之间高出基准面， 而从赤道到北纬 45°之间低于基准面。 用夸大了的比例尺来看， 这一
近年来，由于人造卫星等空间技术的发展，大大地推动了关于地球形状的深入研究，取得了一些新的 数据。概括说来，有以下几个方面的认识：
(1) 大地水准面不是一个稳定的旋转椭球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可达
100m 以上。
(2) 地球赤道横截面不是正圆形， 而是近似椭圆形， 长轴指向西经 20°和东经 160°方向， 长短轴之差 为 430m。
地球的形状与大小
着生产技术的发展 ,人类活动范围的扩大和各种知识的积累
,人们逐渐认识到 ,大地在大范围
内不可能是平坦的 ,而应该是弯曲呈弧形的 .因为在海边看离岸的船 ,先是船身隐没 ,然后才是
桅帆 .在陆地上旅行的人 ,如果向北走去 , 一些星星就会在南方的地平线上消失 ,另外一些星星
却在北方的地平线上出现 .如果向南走去 ,情况就相反 .这些现象 ,只有大地是弧形的才好解释 .
公元前 3 世纪，球形大地的观念就已经产生，但这毕竟没有直接的证据，所以人们对此并没形成共 识。直到 1519 年～ 1522 年，葡萄牙人麦哲伦率领的船队完成环球航行，进一步证实地球确实是个球体。 从此，人们才一把我们居住的“大地”称为“地球”。麦哲伦环球航行的实现，是人类最终证实地球是个 大圆球的里程碑。当时西班牙国王送给航海家们一个最好的礼物，就是一个人类共同拥有，然而又不被人 们真正认识的彩色地球的模型──地球仪。上面刻着一行寓意深刻的题字──“你首先拥抱了我”。
识的积累，人们终于发现，有一些客观现象是无法用早期的那种直观而质朴的观念来解释的。实践迫使人 们不得不修改原来的错误观念，于是便有人提出了拱形大地的设想。这就产生了“浑天说”。著名的汉朝 科学家张衡在所作的《浑天仪注》中写道：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大 而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”
后来通过重力测量采用“大地水准体”（ Geoid ）这个概念来代表地球的形状，这是第三级近似。
大地水准体是指由平均海面所封闭的球体形状。海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用 下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面，这个曲面叫大地水准面。由于地球 表面有 71％为海洋所占据，所以在一定程度上讲，大地水准面代表了地球的形状，而且这个面是一个实际 存在的面。但它仍然是介于旋转椭球体和地球真实形状之间的一个中间形态。