【太阳系】谁最先知道地球有多大

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精华笔记

从这一集开始我们进入太阳系单元，也是天体物理初级单元，因为太阳系在宇宙当中是非常小的，所以目前来说还比较初级。这个单元非常的长，你要做好准备。

如果要研究太阳系，肯定要先从我们自己周围开始，先研究一下我们居住的地球到底是怎么一回事，因为地球是离太阳第三近的行星。我们先来讲讲看地球的周长是怎么算出来的？这个非常有意思。首先我们要来讨论一下：人类最早是什么时候意识到地球是个球形的，而不是一个大平面？

其实地球这个词是中文的现代说法，已经把球体的信息给放进去了。但是在古代，中国人说的都是天圆地方。而在西方，地球的英文是earth，earth这个词里面其实没有任何球的意思，它只有土地、泥土的意思。然后另外一个表示地球的英文单词来自于拉丁语，叫做terra。这个terra其实是罗马神话里面大地之母的意思，她是一个神，所以在古代西方，他们造词的时候也并没有地球是一个球的意识。

那么人类最早是什么时候意识到地球是圆的呢？最早是在古希腊。证据有两个：第一，古希腊人发现远航回来的船，永远是桅杆先露出来，这个其实是当时的老百姓发现的。你想想看，如果这个地面完全是平的话，船从远处回港，应该是连桅杆带整个船体都能同时出现。而如果是桅杆先出现的话，那就说明海平面至少是有一个坡度的，这是第一个证据；另外一个证据是亚里士多德提出的，亚里士多德其实提出了两个证据，第一个证据就不是很正确，他说你越往南走，你会发现北极星的仰角就越小，但其实这个几何道理是不太说得通的，因为哪怕地面是平的，你的仰角也会越来越小。只不过地球如果是个球的话，你仰角减小的速度会更快；

然后第二个证据是亚里士多德最先意识到月亮之所以会有阴晴圆缺，是因为地球的影子印在了月球上，并且经过观察发现这个影子永远是圆的。尽管月牙像是月亮被吃掉了一块，但是被吃掉的这块也一定是个圆弧，所以说他得出了地球是个球体这样一个结论。虽然不能百分之百证明，但是已经给出了非常强烈的暗示。 

地球既然是个球形，那地球的周长是怎么测的呢？最早是谁用什么方法测出来的呢？这就要请你开动一下你的几何学的大脑，咱们一块来研究研究。古代最早把地球的周长测量出来的也是一个古希腊的哲学家，这个人叫做埃拉托色尼，或者翻译成埃拉托斯芬。话说当时在埃及有一口枯井，这口井非常的神奇，它神奇在什么地方呢？就是每到夏至这一天，人们可以直接看到井底。你想想看，如果可以直接看到一口井的井底，就说明阳光在那个时候是直射井底的，阳光光线的方向，跟井的通道的方向是平行的。换句话说，它跟地球的半径也是同一个方向的。

然后这个埃拉托色尼整整等了一年，等到第二年的夏至，他跑到了距离这口枯井大概900公里的地方，那里有一座高塔。而这座高塔下面所对应的那一条地球的半径，它跟阳光就不是同一个方向了，因为他在900公里之外。由于地球是圆的，所以在那个时刻塔是有一个阴影的。这个时候他通过量出来塔的影子有多长。然后在和塔本身有多长求一个比例，就能算出在那个情况下，阳光的方向和塔的方向中间的夹角是多大。那这个夹角就等于什么呢？初中都学过的最简单的相似三角形和圆心角的知识，这个夹角就等于900公里这条弧长所对应的地球圆心的圆心角，因为这条弧其实在地球上切出了一块披萨饼形状的扇形。

这个夹角其实就是扇形的圆心角，它等于弧长除以半径。列一个等式，你就可以反推出来地球的半径，进一步计算出地球的周长了。这么一算，埃拉托色尼就得出，地球周长差不多是4万公里左右。当然这个4万公里已经转换成了我们现代的单位，古希腊那个时候用的长度单位还不是公里。

4万公里跟我们现代技术测出来的结果居然是差不多的，误差在100公里以内，所以你就会发现古希腊哲学家是多么的有智慧，他用了一个简单的几何关系，就能够在一个很短的900公里范围之内，推测出地球的周长有多长。当然他这里面其实跳部了，他没有去证明地球真的是一个球。如果地球是个比较扁的椭球的话，这个方法就不顶用了。

当时古希腊哲学家会认为地球是一个球，是因为他们对几何学都有研究，并且他们认为球形是最完美的图形。那么众神制造世界、制造地球肯定也是按照完美的方向去做的，所以他们就有一个信仰，认为地球一定是个球。其实有了现代宇航技术，地球的周长有多长就非常好测量了，拿卫星拍个照就可以算得非常精确。地球其实它不是一个完美的球，是稍稍有一点扁的椭球。

为什么会这样？因为地球在自转。由于地球的自转，赤道周围其实有一个离心力，它会被甩出去一点点的，所以地球其实是一个两端略扁，中间比较宽的一个特别接近于球体的椭球。如果你去测赤道的周长的话，它会比你本初子午线的周长长大概70公里左右。

总结一下，这一集我们主要讲了地球是个球形这件事儿其实不需要什么高科技，这件事的认知是一个非常早的事情，只不过牛顿发明了万有引力之后，它才能解释为什么在地球另外一端的人不会掉下去。那么我也同时告诉你地球的周长最早是怎么测的，感受了一把古希腊人的智慧。

最后我想请你也来开动脑筋思考一下，除了我上面说的亚里士多德的方法和古希腊人民船的桅杆的方法，你觉得还有什么办法可以证明地球是球形？或者说还有什么办法可以给你一些暗示，告诉你地球不是一个大平面？非常期待在留言区看到你的留言。