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(shù)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(xué)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(yīng)該是圓形的。

170年后，古希臘哲學(xué)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(dāng)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(dāng)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(zhǔn)確測量

隨著科學(xué)技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(lǐng)域都有重要的應(yīng)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。