人类对地球的探索之旅（讲义）

人类对地球的探索之旅 人类自产生文明以来，就从未停止过对我们生活的这片家园——地球的探索！地球究竟是什么形状？现在众人皆知，但是在古代却是一个争论不休的问题。 人类对地球形状的认识经历了十分漫长的过程。 地球是个球体，这在今天已经成为基本常识。但是在遥远的古代，辽阔的大地与人类较低的迁徙能力之间的反差，成为正确认识地球形状的巨大障碍。于是，凭借感官知觉，人类把在狭窄视野中观察到的扁平大地形状当作了真实图景。这种认识结合居住区域的地理景象和各自的神话传说，演绎出丰富多彩的关于天与地的遐想。 古巴比伦人把宇宙看作是一个封闭的箱子或者小室，大地是其底板。底板中央耸立着冰雪覆盖的区域，幼发拉底河发源于区域的中央。大地周围被水环绕，水之外还有大山，以支撑蔚蓝色的天穹。也有传说表明古巴比伦人把大地看作是漂浮在海上的圆盘，但不管是方形还是圆形，周围都要有水，水外还要有山以支撑天穹。 古埃及人也有着类似的看法，认为宇宙是一个南北较长的方盒子，底面略呈凹形，古埃及正好位于凹形大地的中心。蓝天是平坦的或穹隆形的天花板，四方有天柱支撑。 古印度人认为天穹是由四头大象托起来的，而大象就站在一只巨大的乌龟背上，漂浮于茫茫大海之中。而远在高纬度地区的古俄罗斯，那里没有大象，托起大地的动物是三条巨大的鲸鱼。 关于大地的形状，中国古代曾经产生过多种理论，形成最早且影响广泛的是“盖天说”宇宙模型。盖天说的观点大概形成于殷末周初，记载于公元前1世纪西汉时期的天文学和数学著作《周髀算经》当中。书中阐述了盖天说描述的宇宙模型。早期的盖天说提出“天圆如张盖，地方如棋局”。后来为了弥补“天圆”“地方”所造成的天地之间无法合理衔接这一理论缺陷，又将宇宙模型发展成为“天似盖笠，地法覆盘”。这样天和地之间就可以无缝衔接了。《周髀算经》还试图用“七衡六间图”定量地表示盖天说的宇宙模型。 这个模型认为，天穹以北极为中心形成间隔相等的七个同心圆，这就是太阳运行的七条轨道，称为“七衡”，七衡间的六个间隔称为“六间”。不同的节气，太阳在不同的轨道上运行。《周髀算经》还给出了轨道之间的距离数字，但这些数据都是在其理论框架之下，根据一个假想的宇宙直径推演出来的。 公元1世纪“浑天说”逐步兴起，并替代盖天说占据了主导地位。这个理论可能始于战国时期，到了东汉时期由张衡（78—139）发展完善。张衡在《浑仪注》中指出：“浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡子中黄。”浑天说出现以后，曾经与盖天说产生了争论。 除了盖天说和浑天说之外，战国时期还出现过“宣夜说”的宇宙模型。但宣夜说的影响没有盖天说和浑天说广泛，所以我们很少看到这一理论与浑、盖二说的争论。宣夜说主张“日月众星，自然浮生于虚空之中，其行其止，皆须气焉”。由于宣夜说创造了天体漂浮于气体中、不再需要支撑点的理论，打破了固体天球的观念，形成了宇宙无限的思想，所以引起了后人的重视。但是上述各种理论，都没有对于天体运行的规律作出基于实测或者科学推演的解释，仍然属于朴素的经验性、思辨性的认识，自然也无法准确解释各种宇宙现象。 魏晋南北朝时期，古印度的宇宙理论随着佛教传入中国。此时中国关于宇宙结构的理论逐渐增多，各种观点之间的争论也渐趋活跃。除了传统的宇宙模型以外，这一时期又产生了新的宇宙理论：“昕天说”“安天说”和“穹天说”。三种学说没有摆脱盖天说的理论体系，但都从不同角度发展了盖天说的宇宙模型，以弥补其缺陷。这些理论的代表性著作多已佚失，后人是从《晋书·天文志》的记载中了解到其主要的观点。 对扁平大地最详细的描述，来自古希腊的爱奥尼亚学者。最著名的就是泰勒斯（约前624—约前548）提出大地是漂浮在水面上的圆盘。泰勒斯的学生阿那克西曼德（，前610—约前546），把老师的设想变得更加具体明晰。他认为天空是一个球体，它的下半部人们看不见。地球是一个圆柱体，由于环绕地球的天空各点的引力相等而得以维持在天球体的中央。 爱奥尼亚的另一位学者赫卡泰（约前550—约前476）曾经在地中海一带广泛游历。他的《旅行记》中就绘制有最早的世界地图。在地图中，人类居住的大地呈圆盘状，由欧洲和亚洲两部分构成，欧洲在北方，亚洲在南方。圆盘状的大地被海水包围着。还有一位叫作埃弗勒（前405—前330）的学者，也绘有类似的世界地图，这张地图保存于他的著作、三十卷本的《世界通史》中。这部名为“历史”的著作，第四、第五两卷实际上是对世界地理知识的描述。由于这些学者均来自爱奥尼亚，后人就称这些在扁平大地观的影响下绘制的圆盘形地图为“爱奥尼亚地图”。 古希腊学者亚里士多德提出地球是球形，地球是宇宙的中心。地球上的物质是有水气火土四种元素组成，他提出了两个论点。 论点一、 亚里士多德根据月食的现象推测：月球由圆变成月牙是由于地球的影子遮住了月球，而月球被地球的影子遮住的部分呈圆弧形，推测地球是个球体或者近似球体。 论点二、 亚里士多德发现，在海边看远方驶来的帆船时，总是先看到桅杆，然后才看到船身，帆船驶离海面时，总是船身看不到了还能看到桅杆。推测大地是弧形，地球是球体。 500年前也就是1519年，大航海家麦哲伦坚信，从一个地方出发，朝着一个地方一直走，一定能够回到原点。 于是麦哲伦从欧洲出发驶过大西洋、到达南美洲，从南美洲出发穿过太平洋，到达菲律宾群岛，有穿过印度洋到达非洲好望角，最终历经三年艰难险阻终于回到原点(可惜的是麦哲伦在快到达原点时遇到部落冲突遇害，无法见证这一历史时刻），证明了地球是一个球体！ 麦哲伦环绕地球路线 西班牙国王说：你们第一个拥抱了地球！ 从太空白沙导弹靶场/应用物理实验室拍摄的第一张地球照片 拍摄地球第一张照片的任务于 1946 年 10 月 24 日报道。在白沙导弹靶场，机组人员发射了配备 35 毫米电影摄影机的V-2 13 号导弹，捕获了地球的第一张图像从太空。这些照片是在 65 英里的高度拍摄的，刚好超出公认的外层空间边界。 1961年4月，苏联“东方一号”载人航天飞船发射成功，宇航员加加林成为人类历史上第一个亲眼目睹地球是个球体的人！为人类几千年的探索画上了完美的句号。 几千年的探索，让我们彻底认识了我们的家园，现在我们的目光早已望向宇宙深处，不过，希望不管科技如何进步，我们都要爱护我们最原始的家，共同承担一份责任！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$