晉童

古人對地球形狀的猜想

古時候，人們認為，地球是平的。周朝時，就有“天圓如張蓋，地方如棋局”的“蓋天說”。不過，隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展、人類活動范圍的擴大，一些客觀現(xiàn)象已經(jīng)不能簡單歸因于“天圓地方”了，于是便有了“渾天說”。

“渾天說”認為恒星密布于像雞蛋一樣的“天球”上，日月星辰附著在“天球”內(nèi)壁，人們生活的土地則像雞蛋里的蛋黃?！皽喬煺f”最初認為地球浮在水上，后來又發(fā)展為地球浮在氣中，因此才有了“地有四游”的說法。

邁向真相的偉大一步

最早提出“地球為圓形”的人是古希臘哲學家畢達哥拉斯。有一天他來到海邊，眺望海平面時突然發(fā)現(xiàn)一個非常有意思的現(xiàn)象：迎面而來的帆船，最初露出海平面的總是船桅的梢，然后出現(xiàn)帆，最后才出現(xiàn)整個船身。經(jīng)過思考，他大膽猜測地球的表面應該是圓形的。

170年后，古希臘哲學家亞里士多德終于為畢達哥拉斯的猜想提出了有力的證據(jù)。他發(fā)現(xiàn)當一個人向北方走時，天空中的星辰，尤其是北極星，相對地平線的高度時刻在改變。同時他還發(fā)現(xiàn)，月食發(fā)生時，月亮邊緣的黑影是圓弧形的。因為當時人們已經(jīng)知道月食是由于地球擋住了太陽對月球的照射所形成的，所以亞里士多德認定地球肯定是圓形的。

葡萄牙探險家麥哲倫為了弄清地球的形狀，邁出了通往真相的偉大一步。1519年9月，麥哲倫和他的水手們乘著五艘西班牙兵船，從西班牙的桑盧卡爾港出發(fā)，一直向西穿過大西洋，到達南美洲東岸。1520年，他們繞過了南美洲南端的麥哲倫海峽，繼續(xù)在太平洋上航行。他們克服了難以想象的困難，終于在1521年到達菲律賓群島。不久，麥哲倫在此遇難。他的水手們繼續(xù)向西航行，橫渡印度洋，繞過非洲南端，終于在1522年9月6日回到西班牙，完成了環(huán)繞地球的偉業(yè)，以親身經(jīng)歷證明了地球是球形的。

地球“三圍”的準確測量

隨著科學技術的發(fā)展，測量和模擬計算地球的形狀不再是難題。通過實測和分析，人們得到了確切的數(shù)據(jù)：地球最高海拔8 846.27米，最低海拔-11 022米，地球的平均赤道半徑為6 378.38千米，極半徑為6 356.89千米。測量還發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)向外凸起約18.9米，南極地區(qū)則向內(nèi)凹陷約24米。整體來看，地球大致像一個橢球體，其表面極不規(guī)則。

地球為什么不是一個標準的球體呢？因為地球在圍繞太陽公轉(zhuǎn)的同時還要自轉(zhuǎn)，而它的表面既有陸地又有水，為了保持內(nèi)部的引力平衡，在各方“爭斗”之下，就變成了這般模樣。

“土豆”還是“梨”

GRACE衛(wèi)星拍攝的地球“素顏照”，展示的其實只是地球重力場，而非地球真容。而且為了突出全球重力變化的空間差異，科學家還將圖像做了夸張?zhí)幚怼?/p>

重力在不同的地區(qū)會有細微的變化，比如赤道地區(qū)重力較小，兩極地區(qū)重力較大，青藏高原重力較小，海洋深處重力較大。此外，在有金屬礦床發(fā)育的地區(qū)，重力一般也比較大。一般來說，密度越大的地方重力越大。

重力及其空間差異的信息在很多領域都有重要的應用，如大地測量、重力找礦、海平面測量、冰蓋厚度測量、火山巖漿分布測量等。

看到這里你可能會說，就算不以地球重力場圖像來評判地球的真容，但是地球的北極地區(qū)外凸，南極地區(qū)內(nèi)凹，不是正好形成了梨形身材嗎？要知道，地球的直徑大約為12700千米，北極、南極凸起和凹陷的那幾十米在12700千米這個尺度上，根本微不足道。

也可能有人會問，如果把地表上的水都抽掉，地球是不是就變成“土豆形”了？從地球上的最高峰珠穆朗瑪峰到最低谷馬里亞納海溝，落差不過20千米，不到地球直徑的千分之二。如果將地球縮小成一個直徑為50厘米的地球儀，那么珠穆朗瑪峰與馬里亞納海溝之間的落差在地球儀上只有0.08毫米。所以，地球表面的凸起和凹陷，相比整個球體的大小來說也是微不足道的。

那么，地球看起來就是橢球體嗎？其實，通過衛(wèi)星在太空中拍攝到的地球照片，我們可以發(fā)現(xiàn)，地球扁度并不明顯。因為地球赤道半徑和極半徑之差僅為22千米，肉眼根本無法分辨出來。所以，放心吧，我們的地球母親“素顏”并不丑，她還是我們心目中那顆玲瓏剔透、圓潤光澤的藍色星球。