追星传奇(从大地形状到中国天眼)/科普新说丛书

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球状的大地 在遥远的古代，人们 相信大地是平的，而且仿 佛无止境地伸展开去。 然而，渐渐有人注意 到，有不少迹象表明，大 地其实并不是平的。例如 ，船只出海时，岸上的人 看到船底首先消失，船身 仿佛渐渐降到海平面以下 ，而船帆却依然清晰可见 ，好像船只正逐渐消失于 一座小山之后。倘若地面 是弯曲的，就会出现这样 的情景。无论船只往什么 方向航行，它们都是这样 消失的。看来，大地在所 有方向上弯曲的程度都相 同。 又如，往南远行的旅 行家会发现，某些星星会 逐渐消失于北方的地平线 下，另一些先前未曾见过 的星星则会出现于南方的 地平线上。而当人们朝北 走时，情景恰好相反。倘 若大地的表面是平的，就 不会发生这种情况。 月食时，地球的影子 落到月亮上。无论地影的 投射方向如何，它的边缘 总是圆形的。因此地球必 然是一个真正的球。 人们接受了大地是一 个球体的观念。这个球体 非常大，它的表面弯曲非 常小，所以平时很不容易 察觉。那么，这个球究竟 有多大呢？ 早在公元前240年前后 ，古希腊学者埃拉托色尼 （Eratosthenes，图1－ 01）就巧妙地测量了地球 的大小。他知道，6月21 日那天正午，在他生活的 亚历山大城观测，太阳在 天空中大约离天顶（即正 对头顶上方的那一点）7 ．2°，而在亚历山大城以 南800千米的塞恩（今埃 及阿斯旺）城，太阳却正 好位于天顶。 埃拉托色尼断定，出 现这种情况的原因，在于 地面的弯曲。他根据上面 所说的测量得知，在塞恩 城到亚历山大城这800千 米的距离上地面已经弯曲 了7．2°，并由此算出地 球的周长大约是40000千 米，直径约12800千米。 如今的测量技术不知 比古希腊时代高出了多少 倍。然而，令人惊讶的是 ，近代的精密测量表明， 埃拉托色尼那些粗陋的测 算，结果居然相当准确。 月亮有多远 人类很早就发现，夜 空中的群星仿佛组成了某 种固定不变的图案。整个 天穹仿佛每24小时绕地球 旋转一周，每颗星星仿佛 各自固定在天穹的某一特 定位置上，因此古人称它 们为“恒星”。 但是，有5颗较亮的星 （水星、金星、火星、木 星、土星）却似乎在群星 间游荡，它们被称为“行 星”。月亮和太阳也在不 断改变着自身相对于群星 的位置。古希腊人看到月 亮在群星间的移动比任何 行星都快，便认为在所有 的天体中月亮必定距离地 球最近。这完全正确。于 是，在确定地球的大小以 后，下一项任务就是测量 地球到月亮的距离。 大约在公元前150年， 古希腊天文学家依巴谷（ Hipparchus，亦译喜帕恰 斯、伊巴谷）完成了这一 任务。在阳光照射下的地 影，伸展到离地球越来越 远的地方时，它就会逐渐 缩小成一点。依巴谷根据 地影到达月亮时的收缩程 度，推算出月亮离地球大 约有38万千米。这个数字 也相当准确，它差不多正 好是地球直径的30倍。 现代利用激光技术测 定月球的距离，可以精确 到几厘米。1969年7月， 美国的“阿波罗11号”宇宙 飞船第一次将两位宇航员 送上月球。他们在月面上 安放了第一个供激光测距 用的光学后向反射器组件 。这种反射器有一种奇妙 的特性：当一束光以任何 角度投向它时，最后从它 反射出来的光总是与入射 光的方向严格地平行。因 此，从地球上射向它的激 光将严格地沿着原方向返 回地面发射站。人们可以 非常准确地记下向月球发 出激光直至接收到反射光 信号所需的时间，同时又 精确地知道光线的行进速 度，于是立刻就能推算出 月球距离地球有多远。月 球是沿着椭圆轨道环绕地 球运行的，它们之间的平 均距离是384400千米。 P2-4