人类如何测量地球半径
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人类是如何测量地球半径的
地球半径是指从地球中心到其表面(平均海平面)的距离。地球不是一个规则的物体。首先,它不是正球体,而是椭球体,准确地说是一个两极稍扁,赤道略鼓的扁球体;其次,地球的南极、北极也不对称,就海平面来说,北极稍凸,南极略凹;第三,地球的外部地形起伏多变(这对测量地球半径是没有影响的)。平均大约3959英里(6371.393千米)
公元前三世纪时希腊天文学家厄拉多塞内斯(Eratosthenes,公元前276—194)首次测出了地球的半径。他发现夏至这一天,当太阳直射到赛伊城(今埃及阿斯旺城)的水井S 时,在亚历山大城的一点A的天顶与太阳的夹角为7.2°(天顶就是铅垂线向上无限延长与天空“天球”相交的一点)。他认为这两地在同一条子午线上,从而这两地间的弧所对的圆心角SOA就是7.2°(如图一)。又知商队旅行时测得A、S间的距离约为5000古希腊里,他按照弧长与圆心角的关系,算出了地球的半径约为40000古希腊里。一般认为1古希腊里约为158.5米,那么他测得地球的半径约为6340公里。
近代测量地球的半径,还用弧度测量的方法,只是在求相距
很远的两地间的距离时,采用了布设三角网的方法。比如求M、
N两地的距离时,可以像图2那样布设三角点,用经纬仪测量
出△AMB,△ABC,△BCD,△CDE,△EDN的各个内角的度数,
再量出M点附近的那条基线MA的长,最后即可算出MN的长度了。
而在现代,测量地球半径的方法越来越多,方法也很简单了,有时用一秒表和尺子就可以成功。
比如:你站在海边,太阳光穿过地平线到达你的眼睛,此时你的位置是在A点,高出地球的那段距离就是你的身高;趴到地上后,由于高度变低,所以你看不到太阳了,当地球
自转使你到达B点后,你才能重新看到太阳,在这个过程中地球转过的角度是θ。我们知道,地球一天转一圈,所以其中t是你的秒表测量出的时间。另外根据几何关系(R+h)cosθ=R,可以得出地球半径。?式中h是你的身高。根据上面2个公式,可以很简单的估算出地径。不过,事情真的那么简单吗?当你真去测量的时候,会发现算出来的结果与实际情况差别较大,甚至于在某些地区——比如夏天的北极地区,那里太阳从不落山,根本无法测量。实际上,上面的方法只适用于在赤道上测量,当你在地球的其他地方测量时,测出的是当地纬度圈的半径。如果你知道当地纬度α是多少的话,可以计算出地球半径。
如今地球卫星满天飞,我们利用这些现代高科技也能够轻松测量地球半径。随着科技的进步,人类的知识不断提升,了解地球的途径也越来越多,生活更加丰富多彩。