地球的形状是你想象的那样吗？

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对于今天的人们来说，似乎这是个很简单的问题，然而对于古代先民来说，地球的形状却是个困扰千年的难题。
在我国古代，人们对地球的形状有过很多猜想，其中最早且比较具有代表性的就是——“盖天说”，认为“天圆如张盖，地方如棋局”。



天圆如张盖，地方如棋局

后来，随着人们对自然现象和规律的不断认识，出现了革命性的观点——“浑天说”，认为天和地是球形的。
“浑天说”的代表人物——落下闳（西汉）曾发明了球形的“浑天仪”，并用其来观测天象。东汉的张衡也是“浑天说”重要的代表人物，他认为：天是一个大圆球，地被天包在其中，就像鸡蛋黄被包在鸡蛋里一样。张衡还对落下闳的浑天仪进行了改进，发明了“漏水转浑天仪”。





张衡和漏水转浑天仪

在古希腊，人们因为从事远洋贸易而在海上航行，他们发现远处驶来的帆船，最先看到的是船帆，然后是船身，于是意识到地面是弯曲的。古希腊人在航海的时候，发现越往北航行北极星距离他们越高，越往南航行北极星会越走越低。之后，他们又通过月食的圆形轮廓，进一步猜想，地球应该是个球体。
为了印证这一猜想，公元1519年，一位名叫斐迪南·麦哲伦的葡萄牙航海家，率领两百多水手、五艘帆船组成了探险队，从西班牙出发，一路向西。尽管麦哲伦因参与菲律宾土著的内部纠纷在旅途中身亡，但他的船员继承了他的遗志继续西行，最终历时三年，于1522年从东方返回西班牙，完成了环球航行的壮举，证明了地球是个球体。



斐迪南·麦哲伦

麦哲伦环球航行壮举之后，地球是一个球体的概念已经是毋庸置疑的事情，但是地球到底是一个什么样形状的球体，又引起了人们的思考。
18世纪末，英国科学家牛顿经过一系列周密计算后提出：地球不是一个正球体，应该是一个两极略扁、赤道微隆的椭球体。他认为，由于地球总是在不停的绕轴自转，使地球两极部分慢慢扁进去，而地球中间的赤道部分鼓出来。



牛顿

20世纪，发达的科学技术手段为地球测量提供了多种途径。测量数据表明，地球的平均赤道半径为6378.38千米，极半径为6356.89千米，二者相差了21.49千米。测量还发现，和地球的参考椭球面相比，北极地区高出约18.9米，南极地区低下去24～30米。在这里，有说法描述地球的形状像一只梨子（如下图）：赤道部分鼓起是“梨身”，北极略尖像个“梨蒂”，南极凹陷像个“梨脐”，就得到一个“梨形地球”。


其实，这是一种夸大的说法，和地球6千多公里的半径比起来，南北极的几十米高差实在是太小了。除非将差异放大十万倍，才会有图中的效果。不然，新盖一幢20米的建筑，地球表面就会凸出来一块，是不是也太随意了。
最后，小编还有点话想说。相信有些人见过下面这张图：


网上很多媒体说这是“地球的真实面貌”、“地球真实形状”、“地球真实形状像个土豆”，甚至说这是“抽干海水后的地球真实样貌”…..
事实上，这张图表达的不是实际的地球地形，而是大地水准面差距（Geoid height）。所谓大地水准面差距描述的是Geoid（大地水准面）与Elipsoid（参考椭球面）之间的差距，反映的是地球重力场的不规则性，并不是地球地表高程起伏图。
此外，对平均半径近6400km的地球来说，最大地形起伏高程差不过二三十千米（从最高的山到最深的海沟）。若是在太空中看地球，且不考虑不同地貌本身颜色和质地差异的影响，人的肉眼很难看出地球表面地形的起伏差距，甚至连“两级微扁”的椭球体形状也看不出来。
总的来说，地球的外观形状仍然是非常“圆滚滚”的，地球上的山脉和海沟等地形起伏对于地球的整体形状来说，从宏观上看影响不大。


最后的最后，我们来个思考题：在风云二号拍摄的地球全景图上，你能感受到8848.86米高的珠穆朗玛峰的凸起吗？
参考文献
1.刘序俨,贾民育.也谈“梨形地球”是个美丽的误会[J].大地测量与地球动力学,2006(04):126-127.
2.王刚.地球形状的几种说法[J].中学地理教学参考,1998(Z2):21.
3. Richard Fifield,朱来东.从太空观测地球的形状[J].基础地质译丛,1985(03):94-98.