10 个你可以证明地球是圆的方法

亲自检验已被彻底驳斥的论点。
Earth's horizon and Pacific Ocean photographed by NASA astronauts on the International Space Station. The planet's curvature proves that the Earth is round, not flat.
这张地球地平线的照片横跨多云的太平洋。国际空间站的宇航员拍摄了许多类似的地球曲率照片,证明了地球是圆的。NASA

Moriel Schottlender 是 Wikimedia Foundation 的一名软件工程师。本文最初于2008年发布在她自己的“Smarter Than That”博客上,并经过 Popular Science 的少量编辑。

人类已经知道了世界不是平的数千年了,我一直想展示更多证明地球是圆的方法。我有一些想法,但当 Phil Plait(“坏天文学家”)撰文讨论“地平说协会”时,我得到了一个有趣的激励。他声称,甚至懒得反驳地平说协会都是荒谬的——我倾向于同意。但我们物种智力追求的历史是重要且有趣的。你不必否定所有的科学和知识,也不必相信阴谋论,就能欣赏关于人类探索太空的一些历史趣闻

接下来,我们将列出10种不容置疑、绝对、确定无疑地证明地球并非平坦的方法。

1. 观察月食时的影子

如今,人类已相当肯定地知道月亮不是一块奶酪或一个顽皮的神。伴随月亮出现的现象(从月相变化月食)都已得到很好的解释。然而,这在古代希腊人看来是一个相当大的谜团,他们为了寻求知识,提出了一些富有洞察力的观察,帮助人类弄清楚我们星球的形状。

亚里士多德(他做了大量关于地球球状的观察)注意到,在月食期间(当地球的轨道将其置于太阳和月亮之间,从而形成阴影时),月球表面的剪影是圆形的。这个阴影就是地球的,它是证明地球是圆的绝佳证据。

由于地球在旋转(如果怀疑,请参见“傅科摆”实验以获得确凿证据),它在每一次月食中产生的始终是椭圆形的阴影,这证明地球不仅是圆的,而且是球形的——绝对、彻底、毫无疑问地不是平的。

2. 观察海平面上的船只

如果你最近去过港口,或者只是在海滩上散步,茫然地凝视着地平线,你可能已经注意到一个非常有趣的现象:驶近的船只并没有像它们在平坦的世界中应该出现的那样“凭空出现”,而是似乎从海面下方升起。

但是,你会说,船只在靠近我们视野时不会下沉又升起(除了在《加勒比海盗》中,但我们在此假设那是一部虚构的电影系列)。船只看起来好像“从波浪中冒出来”的原因是,世界不是平的:它是圆的。

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想象一只蚂蚁在橘子表面行走,进入你的视野。如果你“正面”看橘子,你会因为橘子的曲率而看到蚂蚁的身体慢慢地从“地平线”升起。如果你在一条长路上而不是一个圆形物体上进行蚂蚁接近的实验,效果会有所不同:蚂蚁会慢慢地“显现”出来(取决于你的视力有多敏锐)。

3. 仰望星空

这项观察最初由亚里士多德(公元前384-322年)做出,他根据远离赤道时看到的星星的不同星座,断定地球是圆的。

从埃及旅行回来后,亚里士多德注意到,“在埃及和……塞浦路斯可以看到在北部地区看不到的星星。”亚里士多德继续声称,这种现象只能解释为人类是从一个圆形表面观察星星的,他断言地球的球体“大小不大,否则如此微小的位置变化的影响不会很快显现。”

你离赤道越远,“已知”的星座就越靠近地平线,被不同的星星取代。如果世界是平的,这种情况就不会发生。

4. 进行木棍测试

如果你将一根木棍插在(粘稠的)地面上,它会产生一个影子。随着时间的推移,影子会移动(这是古代日晷的原理)。如果世界是平的,那么两个不同位置的木棍会产生相同的影子。

但它们不会。这再次是因为地球是圆的,而不是平的。

埃拉托色尼(公元前276-194年)利用这一原理相当准确地计算出了地球的周长。要观看此演示,请参阅我关于埃拉托色尼和地球周长的实验视频。

5. 爬山或登上山顶

站在一片平坦的高原上,你向前看向地平线。你眯起眼睛,然后拿出你最喜欢的望远镜,尽力地透过它观察,看看你能看到多远。

接下来,爬上最近的一棵树——越高越好,但要小心别摔坏你的望远镜和镜片。然后再次看向地平线,眯起眼睛,透过望远镜仔细观察。

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你爬得越高,看得就越远。通常,我们倾向于将此归因于地球上的障碍物——比如地面上的房屋或其他树木阻碍了我们的视线,而爬到高处视野会更开阔——但这并非真正原因。即使你站在一个完全清晰的高原上,没有任何障碍物阻挡你与地平线之间的视线,你从高处看到的距离也会比在地面上远得多。

这种现象也是由地球的曲率引起的,如果地球是平的,就不会发生。

6. 乘坐飞机

如果你曾经出过国,特别是进行长途旅行,你可能会注意到关于飞机和地球的两个有趣事实。

  • 飞机可以长时间地直线飞行而不会掉下去。它们还可以不停地绕地球飞行
  • 如果你在跨越大西洋的航班上向窗外看,大多数时候都能看到地平线上的地球曲率。过去,协和式客机是观察曲率的最佳选择,但那架飞机早已消失。我迫不及待地想看到维珍银河公司的新飞机的照片——从远处看,地平线应该看起来是弯曲的,因为实际上它就是弯曲的。

7. 观察其他行星

地球与其他行星不同,这是事实。毕竟,我们有生命,而且我们还没有发现其他有生命的行星(目前)。然而,所有行星都有某些共同的特征,如果我们假设所有行星的行为方式或表现出某些特征——特别是如果这些行星位于不同的地方或是在不同的环境下形成的——那么我们的行星也一样,这是很合乎逻辑的。

换句话说:如果如此多的行星在不同的地点和环境下形成,却表现出相同的属性,那么我们自己的行星很可能也具有相同的属性。我们所有的观测都表明其他行星是球形的(而且因为我们知道它们是如何形成的,所以它们为什么会呈现这种形状也很明显)。除非我们有充分的理由认为否则(而我们并没有),否则我们的行星很可能也是一样的。

1610年,伽利略·伽利莱观察到木星的卫星围绕木星旋转。他将它们描述为围绕一颗大行星运行的小行星——这个描述(和观察)让教会很难接受,因为它挑战了以地球为中心的模型,在该模型中,一切都应该围绕地球运转。这项观察还表明,行星(木星、海王星,后来也观察到金星)都是球形的,并且都绕太阳运行。

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一个平坦的行星(无论是我们的还是任何其他行星)将是一个如此令人难以置信的发现,它将完全违背我们对行星形成和行为方式的所有认知。它不仅会改变我们对行星形成的认识,还会改变我们对恒星形成的认识(为了适应地平说,我们的太阳必须以截然不同的方式运行),以及我们对宇宙中速度和运动的认识(如行星轨道和引力效应)。总之,我们不仅怀疑我们的行星是球形的。我们知道它是。

8. 考虑时区的存在

撰写本文时,纽约的时间是中午12点。太阳正处于天空的中间(尽管由于当前的云层覆盖很难看到)。在北京,时间是午夜12点,太阳无处可寻。在澳大利亚阿德莱德,时间是凌晨1点30分。比纽约晚了13个多小时。那里,日落早已结束——如此之久,以至于太阳很快就会再次升起,进入新的一天。

只有当世界是圆的并且绕自身轴旋转时,才能解释这一点。当太阳照射到地球的某一部分时,另一侧是黑暗的,反之亦然。这使得存在时间差异和时区成为可能,特别是那些大于12小时的时区。

关于时区、太阳和地球的另一观点:如果太阳是一个“聚光灯”(非常定向,光线只照射在特定区域),而世界是平坦的,即使它没有照射在我们头上,我们也能看到太阳(如下面的图所示)。同样,你可以看到舞台聚光灯发出的光,即使你——观众——坐在黑暗中。要产生两个明显分离的时区,其中一个区域完全黑暗而另一个区域有光,唯一的方法就是世界是球形的。

9. 感受引力的作用

这里有一个关于质量的有趣事实:质量会吸引物体。两个物体之间的吸引力(引力)取决于它们的质量和它们之间的距离。简单地说,引力会指向物体的质心。要找到质心,你必须检查物体。

考虑一个球体。由于球体形状一致,无论你在它上面的哪个位置,你脚下都有完全相同数量的球体。(想象一只蚂蚁在一个水晶球上行走。从昆虫的角度来看,唯一的移动迹象是蚂蚁在移动它的脚——表面的形状完全不会改变。)球体的质心位于球体的中心,这意味着引力会把球体表面上的任何物体直接拉向球体的中心。无论物体位于表面的哪个位置,都会发生这种情况。

考虑一个平面。一个平面的质心在其中心,所以引力会将平面表面上的任何物体拉向平面的中间。这意味着,如果你站在平面的边缘,引力会将你横向拉向平面的中间,而不是像你在地球上站立时通常感受到的那样向下。

我非常确定,即使对于澳大利亚人来说,苹果也是向下掉的,而不是横向掉的。但如果你有疑问,我敦促你尝试扔掉一些东西——只是要确保它不会摔坏或伤害到你。

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这里有一些关于质心和质量分布的进一步阅读材料。如果你够勇敢,能处理一些(不涉及积分的)方程式,你可以了解更多关于牛顿万有引力定律的内容。

10. 浏览来自太空的图像

在过去60年的太空探索中,我们发射了卫星、探测器和载人航天器进入太空。其中一些返回了,一些仍在太阳系中(甚至几乎超越了它)漂浮,许多将令人惊叹的图像传回地球的接收器。在所有这些照片中,地球都是(请稍等)球形的。地球的曲率也清晰可见于国际空间站宇航员拍摄的许多照片中。你可以在ISS的Instagram账户上看到最近的例子。

你知道他们怎么说——一张图片价值一千首 diss 歌曲

本文已更新。最初发表于2016年1月。

 

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