人類發現地球是個球已經很久了,怎麼說都有2000多年的歷史了吧,但在這個衛星和飛船天天都在天上亂飛的時代,其實還有人覺得地球是平的,不過話說回來,如果地球超級超級大,那麼是不是真的就沒法發現地球是個球了嗎?
人類是咋個發現地球是個球的?
埃拉託色尼第一個測量了地球的直徑,所以他的方法是最典型的,他的測量原理是太陽直射和斜射之間的角度差,再測量兩地之間的距離,然後乘以這個角度在圓周上的比例,就能直接計算出地球的周長,那麼就知道地球是個球體了!當然有可能地球是個圓柱體,但很顯然地球不是這樣,所以地球只能是一個球體了!
埃拉託色尼測量地球周長的原理
不得不說埃拉託色尼真是個天才,在2000多年前就意識到地球是個球並且用了這種絕佳的測量方法,不過除了這個方法外,其實還有很多種方法可以知道地球是個球的!
月食是地球的本影
月食看到的本影是一個弧形,那麼顯然地球肯定是一個圓形,但到底是圓球形還是圓盤形就成了一個問題,不過這倒沒啥問題,因為月食間隔並不一致,而每次都是圓形本影的話那麼可以肯定地球就是一個球形。
可以參考其他天體的形狀推測地球形狀
月有陰晴圓缺,所以我們能推測出月球是個球體,金星這個小月亮也是個球體,太陽就不用說了,通過觀測黑子可以知道太陽在自轉,任何情況下都是圓形的物體,那麼只能說明它就是個球體,不過這個證據只能間接說明地球也是個球體。
金星盈虧
通過觀測地球上的帆船推斷出地球是個球體
我們先看到帆船的桅杆,然後再看到船身,所從這個角度來衡量地球是個球體也是很容易理解的,而且理論上通過測量桅杆的高度和帆船與觀測者之間的距離,來計算出地球的直徑,這完全不是什麼問題,只要少量的圓和三角形計算知識即可。
通過測量巨大三角形內角角度判斷地球是個球體
這個稍稍有些複雜,但我們知道在黎曼幾何裡,平行線是可能相交的,在球面上建立的三角形內角會大於實際角度,如果能準確測量測出這個角度,那麼也能據此計算出地球的直徑。不過這個方法比利用太陽投影的方式來測量,來的複雜一些。
如果地球超級大,還能發現是球嗎?
測量地球是一個球體的方法很多,也很容易理解,但這些都建立在一個地球大小適當的基礎上,還有一個是地軸是歪的,所以我們很容易通過太陽投影來測量,但如果地球非常大,直徑達到了百億千米,而且地軸還不歪,那麼想要知道地球是個球形的話就有點困難了!上面那些方法中還有哪個能看地球是個球體?
旅行者飛出的日球層大約能滿足這個要求
首先埃拉託色尼的方法就不好用了,因為一年中的太陽角度不再變化,月食時的投影也看不出了,那個本影估計就是一條直線了,還有帆船桅杆也不能了,因為很遠很遠的距離上,仍然看起來還是平的,甚至都可能看不到帆船了,都還沒出現變化。只有一個方式還可以用:
球體表面的三角形測量
用什麼來測量呢?用雷射幹涉儀建立一個三角形,理論上測量這個三角形就能知道大概是個球體,但有一個問題,當這個球體大到難以想像時就會遭遇一個問題,測量出來的實際角度和理論角度無限接近,此時就該懷疑人生了!
宇宙到底是一個什麼形狀?
我們已經了解到地球再也不是宇宙的中心,當然太陽系也不是,銀河系更不是,它們只是宇宙一個角落裡的星系而已,而隨著天文學家對宇宙誕生於發展的了解,迫切的想知道宇宙到底是個什麼形狀,這在愛因斯坦的廣義相對論發表以後,終於有了基礎。
而經過數代天文學家根據廣相引力場公式的計算與努力,還有天文望遠鏡的觀測,終於知道了宇宙可能有幾個形狀,但到底是什麼形狀仍然是一頭霧水,因此天文學家還是想到了測量球面幾何形狀的古老方法來判斷宇宙到底是個啥形狀,結果科學家用這個方法測量出來的宇宙曲率無限等於1,也就是宇宙很有可能就是平坦的!
但這仍然可能有兩個結果,一個則是科學家的判斷,宇宙真的是平坦的,但另一個結果卻是宇宙可能大到難以想像,我們測量的區域可能只是宇宙空間的九萬頭牛一毛而已,你難以想像我們所能觀測到宇宙的渺小,所以我們可能根本就測量不出宇宙到底是個啥形狀!
回過頭來,假如地的直徑高達幾百億公裡,大概就是現在日球層的距離,那麼它的質量早已達到了奧本海默極限,甚至超過本星系群的總質量,它將形成一個黑洞,即使它不會形成黑洞,那麼在它的表面逃逸速度早已超過光速,可能我們永遠都不能飛出去看看!
可能我們宇宙就是一個這樣的黑洞!