地球是圓的是誰發現的

麥哲倫證明了地球是圓的。

地球是圓的是誰發現的1

衆所周知，我們放眼望去，幾乎整個太陽系的行星都是球體狀，並沒有那些長方體或者正方體的行星。以此類推，幾乎整個宇宙的恆星以及行星亦是如此，這就是這個宇宙的規律。那麼爲何宇宙的規律會導致行星或者恆星最終轉變爲圓形的狀態呢？

地球爲什麼是圓的原因

其實這個與萬有引力有關，我們知道在這個宇宙中，幾乎每顆行星都有着自己的引力，而這些引力都有一個共同點，那就是都指向行星的核心所在，簡單來講就是地心。舉例來說，人向上跳最終落回地面，同理，在地球上的任何物體只要速度無法持續地擺脫地心引力，那麼它就會落向地心的方向。而且行星的質量越大，吸引力就愈大，而物質之間的距離愈近，引力亦愈大，及時在日常生活中，即使是兩個人之間，也有引力，只是人的質量太過微小，以至於完全可以忽略不計。

事實上當人處身於重力極小的太空時，此時如果雙方距離很近，並且彼此的相對速度接近於0，那麼人與人之間的引力便會將大家的身體拉近。

因此在地面上的物體受吸引的方向都指向地心，所有物體在以地心擴展的圓形面上所受到的力是相等的，簡單來說，由於行星在這個方向的引力都是均勻的，所以在行星旋轉過程中會慢慢把吸附過來的物質“重新佈置”，最終形成球體，因此行星的旋轉也是造成行星聚成球體的關鍵。

　　

不過行星在形成之前可能不是圓形的，後來隨着時間的推移，行星慢慢把靠近它的引力小的物質逐漸吸附在身上，平均填補在離核心的最近位置，因而我們所熟悉的'“圓形”行星就這樣誕生了！

那麼再說說，其實任何行星都無法趨於正圓體的狀態，這是因爲行星越大，所聚集的來自各個方向的物質需要的數量就越多，再加上所有的物質之間都存在縫隙，所以正圓只是理論上存在的狀態，現實中根本無法見到。

而且即使行星均勻旋轉，也無法達到正圓，因爲行星聚集的物質越多，所形成的行星結構就越複雜，就像地球，有地幔，地核等等分層，陸地上還有海洋等等，這些存在都會影響行星趨於正圓的狀態。

最關鍵的是行星的自轉方向是固定的，就像地球，雖然地球在不停的自轉，就產生了慣性離心力，也就是說地球自轉會導致一邊“甩力”的局面，使得地球由兩極向赤道逐漸膨脹，成爲目前赤道略鼓、兩極稍扁的旋轉橢球體。事實上數據也可以證明，地球的半長軸，即地球赤道半徑爲6378.1千米，而地球的極半徑爲6356.8千米，扁率約爲1/298。

就木星來說也是同理，它既是太陽系引力最大的一顆行星也是太陽系自轉速度最快的一顆行星，大約沒10小時自轉一週，所以雖然木星引力很大，但是由於自轉導致的離心力也大，木星其實也不完全是圓的，這種情況在其他行星都會出現。

地球是圓的是誰發現的2

“在哥倫布時代，人們認爲地球是平的，大西洋裏有吞噬船隻的巨大怪物，以及地球邊緣有令人恐懼瀑布，脆弱的船會在那裏墜入無盡的深淵。但哥倫布確信地球是圓的，他決定帶着水手一起航行，與那些愚蠢的信念作鬥爭。”——-1919年美國作家艾瑪·米勒·博勒紐斯

哥倫布的故事家喻戶曉，也是我們兒時成長過程中最美的神話，他是航海時代的英雄，年輕時候的偶像就是有名的馬可·波羅。

因此他立志要成爲航海家，哥倫布也是當時那個時代唯一一個相信地圓說的人，它看過偶像的《馬可·波羅遊記》所以十分嚮往遍地是黃金的中國。

他堅信只要一直向西航行就一定能到達中國和印度，不過他至死都沒能來到中國，卻在半路登上了美洲大陸。

現在讓我們想象一下1492年的水手們有多麼的勇敢，所有人都說地球是平的，你們可能會掉入無盡的深淵，但他們依然冒死前往世界的邊緣，將生死置之度外。

那麼這裏有個問題：歷史上都說哥倫布和後來的麥哲倫都堅信地球是圓的，他們有沒有依據呢？是誰第一個用嚴謹的理論證明了地球是圓的？今天就聊下這個問題。

　　

我們能否通過月球上的陰影來判斷地球的形狀

有個有趣的事實是，在古代文獻中全人類一致認爲地球的形狀是平的，我國也有天圓地方一說，其實地方真的還沒有地圓更科學。

爲什麼呢？這是古人對地球最直觀的判斷，其實也不是古人不夠智慧，如果放在現代，我們只知道天空中兩個最重要的天體太陽和月球，也會得出同樣的結論。

如果我們在新月後一兩天的日落時分出門，我們將會看到這樣的景象。

月亮呈現出細長的月牙狀，我們可以看出明亮的發光部分似乎與一個球體陰影重合，我們也可以清楚的看到未發光的部分呈現出圓盤狀。

在接下來的幾天裏，我們繼續在日落之後出去看月亮。事實上，如果我們每天晚上在相同的時間看天上的月亮，就會注意到兩件事，再日復一日地發生着變化。

從左往右看哈

每天晚上月亮只會移動大約12度也就是一個手掌的寬度，並且在逐漸遠離日落的位置，月亮也從一開始的小月牙慢慢變大!假如今天晚出去看到的是半月，那麼往後的每天晚上我們會看到越來越完整的月亮，直到滿月。

作爲優秀的天文學家，我們可能會得出這樣的結論:月球在繞地球運行，其明顯的相位變化是由太陽照射到球形月球不同部分的光線引起的。

事實上，這就是古代和現代關於月相成因的觀點。那麼我們能不能判斷出地形的形狀呢？

一年中在滿月期間會發生大約兩次特殊的天文想象，那就是月食！當出現滿月時，如果月球、地球和太陽恰好在一條直線上，那麼地球的影子就會投在月球的表面上！

如果我們觀察月球表面的陰影，就可以清楚地看到地球的陰影邊緣是彎曲的，形狀像一個圓盤。如果我們把地球在月球上的陰影拼接在一起，我們甚至可以拼湊出地球陰影在月球表面的相對大小。

但很遺憾，這並不能告訴我們地球是扁平的圓盤還是球形；它只能告訴我們地球的影子確實是圓的。原則上，從月球上的陰影看，地球可以是平的，也可以是圓的。看下圖

所以哥倫布當時堅信地球是圓的，或者是幾年後的是麥哲倫第一次完成了人類的環球航行，並首次證明了地球的形狀。只能說這是藝高人膽大的冒險行爲，畢竟航海家都有冒險精神！麥哲倫曾經說過：

“教會說地球是平的，但我知道它是圓的，因爲我在月亮上看到過地球的影子，我對影子比對教會更有信心。”

所以他們只是盲目的堅信，並且付出了冒險行動證明了地球的形狀。相反人類是在2000多年前的古代!只用了太陽就證明了地球的形狀。他們是怎麼做到的？

從左往右

在北半球，沿着太陽白天的軌跡，我們會發現太陽在天空的東部升起，在南部上升到頂點，然後在西部下降和落下。一年中的每一天都是這樣，日復一日。

但是太陽並不是每天都走同一條軌跡;在夏季，太陽在中午會到達天空中最高的位置，白天的光照時間更長。

而在冬季，太陽會到達一個相對較低的位置，白天光照時間短。爲了生動地說明這一點，看上圖的延時拍攝的照片，這是冬至期間，太陽在天空中的路徑。

如果繪製出太陽一年中每天在天空中走過的的路徑，我們會發現在冬至(通常是12月21日)太陽的軌跡線最低，白天日照時間很短，不經意間又要關燈睡覺了。在夏至(通常是6月21日)太陽軌跡線最高，基本就在頭頂，真的是太陽當空照，花兒多我笑，白天日照時間最長。

如果用一臺照相機拍攝一年中太陽穿過天空的路徑，我們會看到一系列漂亮的弧線，其中最高、最長的弧線是在夏至時形成的，最低、最短的弧線是在冬至時形成的。下圖：

　　

在古代，來自埃及、希臘和整個地中海最偉大的學者和科學家都在亞歷山大圖書館工作。其中一位科學家是古希臘天文學家，他就是埃拉托色尼。

在亞歷山大港生活期間，在夏至的時候埃拉托色尼收到了來自埃及南部城市西恩納的信件。信件上提到：

有些物體在中午沒有影子

換句話說，如果太陽在各個方向上沒有偏差一度，直射頭頂。如果一個完全垂直的物體，它絕對不會產生陰影。

埃拉托色尼清楚他生活的亞歷山大港物體影子的情況並非如此。在亞歷山大夏至的正午時分，太陽比一年中任何時候都更接近正上方，但垂直物體仍然會投下陰影。

埃拉托色尼就做了一個實驗。在夏至的中午影子最短的時候，他測量了一根垂直木棍投下的影子的長度，算出太陽與亞歷山大港垂直地面方向上的角度。

他得到的答案是1/50，即7.2度。那麼在西恩納一根一模一樣，垂直與地面的.棍子與太陽光的角度爲什麼是0呢!這是什麼原因?

也許是天才的靈感迸發，埃拉托色尼意識到太陽的光線是平行的，那麼地球就是彎曲的，否則所有地方太陽光應該與物體的夾角是一樣的。

如果埃拉托色尼能算出亞歷山大到西恩納的距離，並且他還知道這兩個城市的角差，就可以算出地球的周長!但是當時想測量兩地的距離並非易事。要是埃拉托色尼當時有一羣助理的話，他就可以派他們去出差了，慢慢的測量距離了!（哈哈）

但是，由於當時的條件限制他只能依賴於當時官方的測地資料。那麼當時官方對距離“精確”的測量標準是什麼?

騎駱駝測量，駱駝走完一段距離所需的時間，然後根據駱駝的速度，就可以大致知道兩地的距離。其結果是西恩納和亞歷山大之間的距離是5000斯塔迪亞。

斯塔迪亞是一種長度單位，問題是，一斯塔迪亞有多長?答案取決於居住在埃及的希臘人埃拉托色尼，使用的是希臘斯塔迪亞還是埃及斯塔迪亞，目前歷史學家們仍在爭論這個問題。

不過希臘斯塔迪亞的使用更爲普遍，按現代標準是185米。使用這個值的話，可以得到地球周長爲46，620千米，這個數字只比實際值大了16%。

然而，一個埃及斯塔迪亞是157.5米，如果當時埃拉托色尼依照這個距離的話，我們得到的值爲39375公里，與現代值40041公里相比，相差不到2%!

不管實際值是多少，埃拉托色尼是世界上第一位地理學家，他發現了地球是圓的，並且第一次準確地計算出了地球的大小!還發明瞭我們今天仍然使用的經緯度概念，並建立了第一個基於球形地球的模型和地圖。

但是在隨後的幾千年裏，這些東西並沒有流傳下來，今天我們任何人都可以在相同經度的兩個位置上做同樣的實驗，同時測量影子的長度，也可以算出地球的周長!

　　

但是直到1946年我們人類才獲得了第一張關於地球曲率的攝影證據。

再回到哥倫布，他當時雖然堅信地球是圓的，但是他對地球的大小做出了一個錯誤的估計，他曾說服其他人相信他可以直接從歐洲航行到印度和中國。

當時所有認爲他是騙子，不過最後還是說服了西班牙王后，並得到了國王的支持，哥倫布帶着國王給印度和中國皇帝的國書就出發了。

所幸中途有個美洲大陸，不然哥倫布真的要被餓死在半路。哥倫布直到死的時候都認爲自己已經到過印度了，其實他踏上的是美洲大陸，中間還差十萬八千里呢！