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作者：黄姤

自从人们了解地球是一个大圆球之后，关于这个大圆球的一些基本信息，比如质量、周长、体积、温度等等就成了科学家迫切想要搞清楚的问题。

来自古代科学的声音

古希腊的天文学家埃拉托赛尼是第一个对地球 周长进行测量的人，埃拉托赛尼是在“亚历山大市”这个城市长大的，距离亚历山大市南面785公里的地方有一个小城市名为“塞尼”，虽然“塞尼”这个城市并不是很有名气，但是这里却有着一个非常奇怪的现象，那就是在每年夏至的这一天，中午12点整的时候，太阳的位置会刚刚好移动到一口井的正上面，也就是说夏至当天中午12点整时，太阳光是以垂直90度的方向照射在“塞尼”的大地上。

即便位置处于同一子午线的“亚历山大”和“塞尼”，但是“亚历山大市”却不会出现上面所说的那个奇怪现象，头顶上的太阳并不位于垂直90度的正上方，太阳是处于稍稍偏离天顶的地方。埃拉托赛尼观察到了这一个奇怪的现象，并且在夏至当天在“亚历山大市”的大地上插了一根木棒，中午12点整的时候，埃拉托赛尼测量出太阳和天顶方向之间的夹角是7.2度，这个数值就是360度的1/50。

鉴于太阳和地球之间相隔的距离，太阳发出的光线可以被当作是几乎重叠的状态，埃拉托赛尼根据相关的平行定理，得出角1=角2的结论。在几何数学中，角2扮演的角色是圆心角，根据圆心角定理，圆心角的度数等于其对应弧的度数，因为角2＝角1，因此角2的度数也是360度的1/50，所以“亚历山大”和“塞尼”距离的圆弧长度等于圆周长度的1/50，这就表明，“亚历山大”和“塞尼”相隔的距离恰好等于地球周长的1/50。从这件事可以看出，“亚历山大”和“塞尼”相隔的距离再乘以50，计算所得出来的结果就是地球的周长。

埃拉托赛尼根据上面的操作计算出地球的周长为39250千米，但是埃拉托赛尼当时并不知道地球是椭圆形的，因此他的计算结果是基于地球是圆球形的条件下所得出的周长数值，但是在当时并没有人相信埃拉托赛尼，认为他的计算结果有误，因为39250千米这个数值实在是太大了，完全是不可能的，所以没有一个人愿意选择相信他。与此同时，对地球周长进行测量与计算的人也失去了信心。

科学伟人的成就

早在8世纪初的时候，一名和尚亲自组织和带队进行了一次非常有科学参考价值的大地测量工作。没错！你没有看错！他就是一名和尚，他就是我国唐代著名的天文学家、佛学家·张遂，法号·一行｛僧人｝。

此次测量的区域：以黄河南北平地为中心点，北起北纬51度，南至北纬17度，其中包括了13个测量点。

此次测量的仪器：圭表、

图片说明：圭表工作原理

此次测量的对象：13个测量点各处的冬至、夏至、春分和秋分的日阴线和漏刻昼夜分叉的位置。

下面主要说说河南省平原地区的测量结果，张遂测出这个地区纬度的经线弧线长度约为129千米，这个数据与现代测得北纬34度57秒位置上的子午线1度弧线长度为110千米作比较仅仅只是相差了19千米，这个误差可以说是非常小的了。

10个世纪之后，也就是18世纪中叶的时候，两支来自法国科学院的大地测量队，一支队伍前往南美大陆的赤道区域，另一支队伍前往瑞典·拉普兰，这两支队伍分别测量了两个区域内经线1度的长度，但是测量出来的结果让法国科学院的人非常震惊，因为从数据上来看，地球极地1度经线的长度比地球赤道1度经线的长度要长，这就说明了一个事实，那就是——地球是一个扁球体，而不是正规的圆形。

进入19世纪，科学家都想得到地球周长的准确数值，于是科学家就展开了无数次的测量与计算，克拉索夫斯基这位来自前苏联的学者，在美国、西欧和前苏联等一些地区进行弧度测量，通过重力测量得到的数值，在当时是最具有科学说服力的。

近年来由于科技水平不断地提高，测量的技术也突飞猛进，人类也开发和掌握了各种各样对地球测量的方法，特别是采用人造卫星、宇宙飞船进行测量，这两种方法可以使得测量的准确数据不断更新，地球赤道的半径约为6378.14千米，极半径约为6356.755千米，赤道半径和极半径之差与赤道半径之比为1:298.25，【6378.14/（6378.14-6356.755）】。假如按照以上的扁平率制造一个半径约为298.25毫米的地球仪，那么极半径和赤道半径相差仅仅是1毫米，因此在这种情况之下的地球就称得上是一个真正的圆球体了。

采用现代科技测量出的结果显示，地球的经线圈周长约为40000.5千米，赤道周围约为40075.5千米，地球整体平均密度约为5.517克每平方厘米，表面积约为5.1亿平方千米，体积约为10833亿立方千米。

探究地球的重量有多少，基本上是没有意义的

地球作用于某个人或某个物体上的重力，称之为「重量」，探究地球的重量有多少，基本上是没有意义的，因为只有和其他物体做比较时地球才拥有重量。通过计算地球作用一个已知质量的物体上的效应，从而估算出地球的质量约为5.97×10^24千克。在人造卫星、宇宙飞船发明之前，估算地球的质量是一个极其困难的问题。

第一个把地球质量值精确计算出来的人是内维尔•马斯基林在1774年完成的，内维尔•马斯基林根据在重力作用下来回摆动的钟摆，从而推算出苏格兰境内一座高山的质量和计算出这座山的重力效应作用于地球的重力。

黄姤结语·了解地球的重要性

目前可以观测人造卫星围绕地球旋转的运动，可以得到更为准确的地球质量，认识地球的基本参数｛比如轮廓、体积、质量｝对科学研究是有很大意义的，比如：

• 高精度坐标系统的建立，对大地测量起到精准定位的作用。
• 加大人造卫星、宇宙飞船飞行轨道的准确度。
• 帮助我们了解地球内部结构和地球表面一些物理现象。

以上3个案例都要求我们在掌握地球相关的各种精确参数的情况下才能展开工作。但是根据各个人不同的需求，可以对地球轮廓、体积、质量做出不同程度的简化，甚至把地球看作是一个圆球体，因为地球极半径与赤道半径相差仅仅是21.385千米，相当于地球半径的1/300，这个差别相对于地球来说是微不足道的。

作品回顾

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