师:同学们好,欢迎进入尹老师的科学课堂。平时抬头看天空,白天太阳东升西落,夜晚明月高悬。我们肉眼能直观看到太阳和月球是球体,却因身处其中,看不到脚下地球的模样。随着测量技术进步,尤其是人造卫星的应用,我们如今知道地球和太阳、月球一样是球体。那在科技不发达的古时候,古人是如何认识地球形状,又怎样知晓地球是球体的呢?想象一下,若你是古人,站在大地上,会觉得大地是球面吗?人类认识地球形状经历了漫长而艰辛的探索,今天这节课,我们就跟随古人的脚步,去探索地球的形状。
古代,因科学技术落后,关于地球的模样流传着各种传说与神话。人们只能通过简单观察和想象来认识地球,依据自身经验推测其形状。比如古印度人认为大地由四头大象驮着,站在一只巨大海龟身上;西方人因居住的陆地被大海环绕,就觉得地如盘状,浮于无边海洋之上;中国人观察到“天赐穹庐”,便有“天圆地方”的说法。早在2000多年前的周代,就有“天圆地方说”,又名“盖天说”,他们觉得天圆如张开的盖子,地方如棋盘。古巴比伦人把大地想象成龟背隆起的空心山;古埃及人更信奉神灵,认为大地是身披植物斜卧的男神,天空是由大气之神拖着的女神,太阳神每天乘船在天空往来穿行;古希腊诗人荷马把大地想象成盾形大盘子,河流和海洋环绕四周,天空像扣在盘子上的铜碗。显然,古代人最初常凭借直觉、想象,甚至创造神话传说来推测地球形状。
但随着人类社会发展和对宇宙探索增多,“天圆地方”的猜想被诸多天文观测事实否定。日月星辰东升西落,它们从哪来、到哪去?日月在东升前和西落后停在何处?这些问题一直困扰着古人,引发争论。
随着生产技术发展,人类活动范围扩大,知识不断积累,人们逐渐意识到大地在大范围内并非平坦,而应是弯曲弧形。古希腊科学家、哲学家、教育家亚里士多德,根据月食时月球被地球影子遮住部分呈圆弧形这一现象,首次对大地可能是球形做出重要推断。他认为若地球不是球形,月食时就不会出现弓形暗影,而这弓形暗影确实存在。每个月月相多样,有时半圆,有时凸形,有时凹形,但月食时,暗影界限始终是凸形。因月食是地球处于日月之间,所以暗影形状必定是地球圆周所致,由此推断地球是球形。
亚里士多德还做过这样一个实验:在亚历山大城,他让学生去南方的一个城市,两人约定同一天正午,一起测量同样高度立竿的影子长度。若地面是平的,两地太阳高度应一样;若不一样,就能根据差别计算出地球圆度和大小。结果当然不一样,他也算出来在当时很精确的地球半径。
还有一些现象让人推测地球是球体。人们在港口劳作时,看到一艘船驶向地平线,它并非越来越小直至看不见,而是船体先下沉到地平线以下,然后是桅杆。船只从海上返回时顺序相反,先是桅杆出现在视野,然后船底从地平线升起。
