历史上谁先发现地球是圆的 地球是圆的是谁提出来的

“在哥伦布时代 , 人们认为地球是平的 , 大西洋里有吞噬船只的巨大怪物 , 以及地球边缘有令人恐惧瀑布 , 脆弱的船会在那里坠入无尽的深渊 。 但哥伦布确信地球是圆的 , 他决定带着水手一起航行 , 与那些愚蠢的信念作斗争 。 ”——-1919年美国作家艾玛·米勒·博勒纽斯
哥伦布的故事家喻户晓 , 也是我们儿时成长过程中最美的神话 , 他是航海时代的英雄 , 年轻时候的偶像就是有名的马可·波罗 , 因此他立志要成为航海家 , 哥伦布也是当时那个时代唯一一个相信地圆说的人 , 它看过偶像的《马可·波罗游记》所以十分向往遍地是黄金的中国 。 他坚信只要一直向西航行就一定能到达中国和印度 , 不过他至死都没能来到中国 , 却在半路登上了美洲大陆 。
现在让我们想象一下1492年的水手们有多么的勇敢 , 所有人都说地球是平的 , 你们可能会掉入无尽的深渊 , 但他们依然冒死前往世界的边缘 , 将生死置之度外 。 那么这里有个问题:历史上都说哥伦布和后来的麦哲伦都坚信地球是圆的 , 他们有没有依据呢?是谁第一个用严谨的理论证明了地球是圆的?今天就聊下这个问题 。
我们能否通过月球上的阴影来判断地球的形状

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有个有趣的事实是 , 在古代文献中全人类一致认为地球的形状是平的 , 我国也有天圆地方一说 , 其实地方真的还没有地圆更科学 。 为什么呢?这是古人对地球最直观的判断 , 其实也不是古人不够智慧 , 如果放在现代 , 我们只知道天空中两个最重要的天体太阳和月球 , 也会得出同样的结论 。
如果我们在新月后一两天的日落时分出门 , 我们将会看到这样的景象 。
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月亮呈现出细长的月牙状 , 我们可以看出明亮的发光部分似乎与一个球体阴影重合 , 我们也可以清楚的看到未发光的部分呈现出圆盘状 。
在接下来的几天里 , 我们继续在日落之后出去看月亮 。 事实上 , 如果我们每天晚上在相同的时间看天上的月亮 , 就会注意到两件事,再日复一日地发生着变化 。
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从左往右看哈
【历史上谁先发现地球是圆的 地球是圆的是谁提出来的】每天晚上月亮只会移动大约12度也就是一个手掌的宽度 , 并且在逐渐远离日落的位置 , 月亮也从一开始的小月牙慢慢变大!假如今天晚出去看到的是半月 , 那么往后的每天晚上我们会看到越来越完整的月亮 , 直到满月 。 作为优秀的天文学家 , 我们可能会得出这样的结论:月球在绕地球运行 , 其明显的相位变化是由太阳照射到球形月球不同部分的光线引起的 。
事实上 , 这就是古代和现代关于月相成因的观点 。 那么我们能不能判断出地形的形状呢?
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一年中在满月期间会发生大约两次特殊的天文想象 , 那就是月食!当出现满月时 , 如果月球、地球和太阳恰好在一条直线上 , 那么地球的影子就会投在月球的表面上!
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如果我们观察月球表面的阴影 , 就可以清楚地看到地球的阴影边缘是弯曲的 , 形状像一个圆盘 。 如果我们把地球在月球上的阴影拼接在一起 , 我们甚至可以拼凑出地球阴影在月球表面的相对大小 。
但很遗憾 , 这并不能告诉我们地球是扁平的圆盘还是球形;它只能告诉我们地球的影子确实是圆的 。 原则上 , 从月球上的阴影看 , 地球可以是平的 , 也可以是圆的 。 看下图
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所以哥伦布当时坚信地球是圆的 , 或者是几年后的是麦哲伦第一次完成了人类的环球航行 , 并首次证明了地球的形状 。 只能说这是艺高人胆大的冒险行为 , 毕竟航海家都有冒险精神!麦哲伦曾经说过:
“教会说地球是平的 , 但我知道它是圆的 , 因为我在月亮上看到过地球的影子 , 我对影子比对教会更有信心 。 ”
所以他们只是盲目的坚信 , 并且付出了冒险行动证明了地球的形状 。 相反人类是在2000多年前的古代!只用了太阳就证明了地球的形状 。 他们是怎么做到的?
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从左往右
在北半球 , 沿着太阳白天的轨迹 , 我们会发现太阳在天空的东部升起 , 在南部上升到顶点 , 然后在西部下降和落下 。 一年中的每一天都是这样 , 日复一日 。
但是太阳并不是每天都走同一条轨迹;在夏季 , 太阳在中午会到达天空中最高的位置 , 白天的光照时间更长 。 而在冬季 , 太阳会到达一个相对较低的位置 , 白天光照时间短 。 为了生动地说明这一点 , 看上图的延时拍摄的照片 , 这是冬至期间 , 太阳在天空中的路径 。
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如果绘制出太阳一年中每天在天空中走过的的路径 , 我们会发现在冬至(通常是12月21日)太阳的轨迹线最低 , 白天日照时间很短 , 不经意间又要关灯睡觉了 。 在夏至(通常是6月21日)太阳轨迹线最高 , 基本就在头顶 , 真的是太阳当空照 , 花儿多我笑 , 白天日照时间最长 。
如果用一台照相机拍摄一年中太阳穿过天空的路径 , 我们会看到一系列漂亮的弧线 , 其中最高、最长的弧线是在夏至时形成的 , 最低、最短的弧线是在冬至时形成的 。 下图:
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在古代 , 来自埃及、希腊和整个地中海最伟大的学者和科学家都在亚历山大图书馆工作 。 其中一位科学家是古希腊天文学家 , 他就是埃拉托色尼 。
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在亚历山大港生活期间 , 在夏至的时候埃拉托色尼收到了来自埃及南部城市西恩纳的信件 。 信件上提到:
有些物体在中午没有影子
换句话说 , 如果太阳在各个方向上没有偏差一度 , 直射头顶 。 如果一个完全垂直的物体 , 它绝对不会产生阴影 。
埃拉托色尼清楚他生活的亚历山大港物体影子的情况并非如此 。 在亚历山大夏至的正午时分 , 太阳比一年中任何时候都更接近正上方 , 但垂直物体仍然会投下阴影 。
埃拉托色尼就做了一个实验 。 在夏至的中午影子最短的时候 , 他测量了一根垂直木棍投下的影子的长度 , 算出太阳与亚历山大港垂直地面方向上的角度 。
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他得到的答案是1 / 50 , 即7.2度 。 那么在西恩纳一根一模一样 , 垂直与地面的棍子与太阳光的角度为什么是0呢!这是什么原因?
也许是天才的灵感迸发 , 埃拉托色尼意识到太阳的光线是平行的 , 那么地球就是弯曲的 , 否则所有地方太阳光应该与物体的夹角是一样的 。
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如果埃拉托色尼能算出亚历山大到西恩纳的距离 , 并且他还知道这两个城市的角差 , 就可以算出地球的周长!但是当时想测量两地的距离并非易事 。 要是埃拉托色尼当时有一群助理的话 , 他就可以派他们去出差了 , 慢慢的测量距离了!(哈哈)
但是 , 由于当时的条件限制他只能依赖于当时官方的测地资料 。 那么当时官方对距离“精确”的测量标准是什么?
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骑骆驼测量 , 骆驼走完一段距离所需的时间 , 然后根据骆驼的速度 , 就可以大致知道两地的距离 。 其结果是西恩纳和亚历山大之间的距离是5000斯塔迪亚 。 斯塔迪亚是一种长度单位 , 问题是 , 一斯塔迪亚有多长?答案取决于居住在埃及的希腊人埃拉托色尼 , 使用的是希腊斯塔迪亚还是埃及斯塔迪亚 , 目前历史学家们仍在争论这个问题 。
不过希腊斯塔迪亚的使用更为普遍 , 按现代标准是185米 。 使用这个值的话 , 可以得到地球周长为46,620千米 , 这个数字只比实际值大了16% 。
然而 , 一个埃及斯塔迪亚是157.5米 , 如果当时埃拉托色尼依照这个距离的话 , 我们得到的值为39375公里 , 与现代值40041公里相比 , 相差不到2% !
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不管实际值是多少 , 埃拉托色尼是世界上第一位地理学家 , 他发现了地球是圆的 , 并且第一次准确地计算出了地球的大小!还发明了我们今天仍然使用的经纬度概念 , 并建立了第一个基于球形地球的模型和地图 。
但是在随后的几千年里 , 这些东西并没有流传下来 , 今天我们任何人都可以在相同经度的两个位置上做同样的实验 , 同时测量影子的长度 , 也可以算出地球的周长!
但是直到1946年我们人类才获得了第一张关于地球曲率的摄影证据 。
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再回到哥伦布 , 他当时虽然坚信地球是圆的 , 但是他对地球的大小做出了一个错误的估计 , 他曾说服其他人相信他可以直接从欧洲航行到印度和中国 , 当时所有认为他是骗子 , 不过最后还是说服了西班牙王后 , 并得到了国王的支持 , 哥伦布带着国王给印度和中国皇帝的国书就出发了 , 所幸中途有个美洲大陆 , 不然哥伦布真的要被饿死在半路 。 哥伦布直到死的时候都认为自己已经到过印度了 , 其实他踏上的是美洲大陆 , 中间还差十万八千里呢!