纵览网丨地球周长的测算历程：从古希腊智慧到日心说的确立

一个两千多年前的古希腊人，怎么能计算出来地球的周长呢？他又是怎么知道地球是圆的呢？爱好天文观测的很多同学比较纠结这两个问题。

计算地球周长的方法其实很简单，假设有一个圆，在上面随便找两个点，让你求这两个点到圆心的角度。现在这个条件当然是求不出来的，所以我们要找一个辅助线，辅助线在哪呢？

我们做的这一条辅助线，相交于上面这个点的延长线。这条辅助线很关键，它平行于下面这条线。现在告诉你，辅助线与圆上一点的延长线的角为七度，这个弧线的长度为5000，让你计算这个圆的周长，是不是就很简单了。

5000除以7乘以360，就是这个圆的周长。把这个问题换成地球两条平行线，换成阳光，那么问题就迎刃而解了。在亚历山大有一个建筑，阿斯旺想要得到这两条直线，就必须等到夏至这天，正好太阳是直射阿斯旺的。

怎么知道是直射的呢？因为一年中就那一天，太阳是正正好好，完完全全能照射到井里。那在同一天，埃拉托斯特尼只需要在大中午跑到亚历山大港口，量一量阳光和建筑物之间的角度，就能得到两个点在这个圆上的角了。

那再问问别人这两个点的距离，就能大概算出来地球的周长。还有同学很好奇，公元前255年，2400多年前，他就知道地球是圆的了。对，不光是他知道，比他还早的人就已经知道了。他其实也是在书上看到的。因为埃拉托斯特尼一直在亚历山大的图书馆工作，没事就喜欢看书，研究数学、物理、地理。

他就发现前人在书里有写，地球可能是圆的。证据有两个：

第一个证据，海上的船帆，古人发现在海上开回来的船都是先看到船帆的，再慢慢看到船的整体。这种现象只有地球是个曲面才说得清。如果地球是个平面，即使离得很远，看到的船应该也是个整体，只不过会很小罢了，绝对不会只看到船帆。

第二个证据，月食。月食期间很容易就能看出来，地球在月球上形成的阴影是个圆形，不是个方形，也不是个三角形。如果古人能知道地球是在一直转的话，这个点其实能推出来。地球是个球形。

其实还有一个很勉强的证据，如果地球是个平面，按道理来说，只要视线足够好，你就能看到无限远。但是不行，因为地球是个球形，只有你站得非常高，才能看到更远的地方。

综合这些古希腊人的经验，埃拉托斯特尼做了一个大胆的尝试—结合自己的所见所学，利用现在看来很基础的数学知识，计算了地球的周长。不过很遗憾，亚历山大图书馆在公元前48年遭到战争破坏，大量数据被烧毁，丢失了很多人类最初的宝贵知识。

地球周长虽然算出来了，但这时候大家都还认为地球是宇宙的中心，所有天体是围绕地球转的，太阳每天绕地球转一圈，月亮、星座、行星好像也都是这个规律，这就是最初的地心说。

地心说直接否认了两个事实，第一个是地球自己是有自转的，第二个地球是绕太阳公转的。现在我们看来，地球自转和公转很合理，但当时的人不这么认为，那他们是如何证明地球是中心的呢？

你看太阳是每天东升西落的，天上的星星位置是固定不变的，随便找一个星座，你在地球上跑到不同的地方观测，甚至不同的时间观测，它们的大小、形状，基本是保持不变的。变的是之后他们的位置，这不就说明这些东西在围绕地球转吗？如果地球绕这些星座转，这些星座的形状一定会发生改变。

你自己想想是不是挺有道理，这个道理虽然是很有道理的，但是古人忽略了一点，如果天体离得比较近，那肯定是没问题的。不同位置，不同时间来观测，确实能形成视差。但如果这些星星离得特别远，视差就非常小了。别说用眼睛看，就是现在的天文测距，离得远的行星都不能用时差法。

即使用我们之前讲过的行星时差法，因为太远了，时差太小。人类现在的机器都没办法达到精度，更别说古人了。所以地心说依旧占到了主导地位。因为你没实验，没事实依据去撼动。但当时地心说有个现象解释不了，就是有的星星时不时会反向走，经常在天空中走S弯。他们称这些星星为流浪者，星星为什么会走S弯呢？

乍一听感觉很奇怪，其实很简单，因为这些星星其实就是太阳系中的行星而已。因为大家都绕太阳转。有的快，有的慢，自然会形成角度差。但那时候谁能懂这个，不过也有聪明人。托勒密为了解释这个现象，专门画了一张图，他给这些拐S弯的星星，各自画的小轨道。

其实你把这些行星的小轨道去掉，再把太阳和地球的位置换一下，就完全说通了。但当时还不行，大家还是觉得地球才是中心。后来哥白尼站了出来，力挺日心说。但是没人出来给他站队，自己也没有太好的证据，日心说还是没办法跟地心说抗衡。

直到这个人出现，他就是伽利略。之前我们说伽利略发明天文望远镜。伽利略在观察木星的时候发现了卫星，这个发现不得了。竟然有天体围绕木星转，这就说明并不是所有天体都绕地球转，地心说就站不住脚了。

因为现在有实际观测结果支持了日心说，日心说才逐渐被人们接受。公转问题解决了，还有个自转问题怎么证明呢？1851年，法国物理学家莱昂傅科在万神殿做了个实验，他用了一根67米的钢丝，吊着一个大铁球启动这个装置，然后看这个铁球的运动轨迹。当时还邀请了很多科学家来参观，众人看到这个铁球都很懵，完全不知道他在干嘛，大家就看着这个球在那里荡来荡去，然后非常慢的做顺时针旋转。

莱昂傅科自己还有点小得意，就解释给大家听。只有地球在绕自己的轴心旋转，这个现象才会发生。并且这个装置如果放在北极，这个球转一圈的时间就是24小时，也就是一天地球自转一圈。如果放在赤道上，就不会观察到这种旋转。来的人都是科学家，这么一解释之后，大家就明白了，原来地球真的是个球。

这个装置只有在球上面才会形成这种现象，结果也很明显，莱昂傅科确实是对的。这个装置在万神殿转一圈的时间是32个小时。现在全世界很多地方都有这种装置，一方面给大家展示科学的神奇，一方面也想告诉大家知识的重要性。知道地球在自转和地球周长，就知道地球每小时的自转速度，自己算算看，这个速度还是非常快的。

所以当时还是有很多人半信半疑。如果地球真的转那么快，为什么我们感受不到呢？你猜猜最后谁解释了，这个人就是爱因斯坦的偶像牛顿。

牛顿说，大家之所以感受不到地球自转，是因为惯性。就像你坐高铁一样，高铁跑到300公里每小时，你依然能在车厢里来回走动。

你之所以感受不到火车在高速运行，是因为恒定惯性直线运动的物体和静止物体是处于相同状态的。除非你再施加一个力，让这二者有加速度或者减速度。

那像地球这种大质量天体具有很大的惯性，如果不是太大的力量改变地球原本的运动速率，大气和建筑物，人都不会感受到地球高速自转的影响，所以你就感受不到地球在自转。