地球形狀：如何證明地球是圓的
我們生活在一個奇怪的時代。有些人幾乎每天都把衛星送入太空，並創造出讓任何人都能實時識別天體的應用，而另一些人仍然質疑我們的星球是否是圓的！雖然“地平說”的存在本身相當令人沮喪，但我們想以積極的方式利用它——把它當作一次批判性思維練習。你能自己判斷地球不是平的嗎？是的，你可以，我們會告訴你怎麼做！
內容
- 地球的真實形狀是什麼？
- 證據1：觀察地平線上的船隻
- 證據2：想想時區
- 證據3：觀察星座
- 證據4：觀察月食
- 證據5：測量物體的影子
- 證據6：看看飛機航線
- 證據7：看看其他行星
- 加分項：看看從太空拍攝的地球圖片
- 如何證明地球是圓的：總結
地球的真實形狀是什麼？
地球是圓的，但它並不是一個完美的球體。它的真實形狀被稱爲扁球體，這意味着我們的星球在兩極略微扁平，而在赤道附近稍微更寬。這是因爲地球在旋轉：當它自轉時，赤道會向外隆起。對於非常精確的測量，科學家還會使用大地水準面，這是一種基於地球重力場和平均海平面的不規則模型。
那麼，地球是圓的還是平的？答案很明確：地球不是平的。從太空看，它像一個藍色的球體，許多日常觀察也證實了它的彎曲形狀。時區、月食、船隻消失在地平線之外，以及北半球和南半球不同的星座，只有在圓形行星上才說得通。
地球是圓的還是平的？關鍵觀察
如果地球是平的，許多日常觀察會看起來非常不同。但我們實際看到的東西——從月食到時區——都更符合圓形地球。
| 觀察 👀 | 如果地球是平的 ❌ | 我們實際看到的情況 ✅ |
|---|---|---|
| 地平線上的船隻 | 船隻在遠離時應該只是變得越來越小。 | 船隻會先從底部消失，因爲它們越過了地球的曲面。 |
| 時區 | 太陽應該能同時從更多地方看到。 | 地球不同地區在不同時間經歷白天和黑夜，因爲這顆行星在旋轉。 |
| 星座 | 世界各地的人應該看到相同的星星。 | 不同半球看到不同的星座，因爲它們面向太空的不同部分。 |
| 月食 | 地球投在月亮上的影子可能有不同形狀。 | 月食期間地球的影子總是圓的，這說明地球是一顆球形行星。 |
| 影子 | 在同一時間，不同地方的影子應該表現相同。 | 影子的長度和角度會隨地點不同而變化，這符合彎曲表面。 |
| 飛機航線 | 在平面地圖上，飛行路線會看起來非常不同。 | 真實的長途飛行路線在地球儀上更說得通。 |
| 其他行星 | 地球會是我們所知唯一的平面行星。 | 其他行星都是圓的，而地球遵循相同的物理定律。 |
證據1：觀察地平線上的船隻
拿上一副雙筒望遠鏡，去海邊觀察一艘船駛離。如果地球是平的，整艘船會一直在視野中，只會變得越來越小。但實際上，地平線上的船隻會先從船體消失，最後沉到地平線以下的是桅杆頂部。這是因爲地球的曲率。
大氣折射可以稍微把遠處物體“抬高”到地平線上方，所以在某些條件下，船隻可能看起來比單純幾何預測的更高一點。但折射不會消除這種效果：隨着船隻繼續遠離，它仍然會從底部向上消失。
證據2：想想時區
你有沒有想過，爲什麼紐約時間和北京時間可能相差大約12到13個小時？時區的具體邊界由各國制定，但它們存在的根本原因很簡單：地球在旋轉。隨着這顆行星自轉，不同經度會在不同時間面向太陽。這就是爲什麼世界各地的日出、正午和日落不會同時發生。
時區基本上是一種實用約定，用來讓“鐘錶時間”大致與日光保持一致。沒有時區，這種不匹配會非常明顯：在許多地方，人們會經常在鐘錶顯示爲“夜晚”的時候上班，在鐘錶顯示爲“白天”的時候睡覺，儘管太陽顯然已經升起。全球社會不會長期維持這樣的系統——計時的全部意義就是與地球自轉所產生的日常光暗循環保持同步。
地平說支持者如何解釋時區？
一些地平說支持者說，時區的產生是因爲太陽像聚光燈一樣工作，一次只照亮世界的一部分。按照這種想法，太陽在平面地球上方繞圈移動，在一個區域製造白天，在另一個區域製造黑夜。
但這種解釋與我們實際觀察到的情況不符。如果太陽在平面上方移動，那麼即使在夜晚，它也應該仍然出現在天空的某個位置，只是更遠而已。相反，我們看到太陽落到地平線以下。時區在旋轉的地球儀上更說得通：隨着地球自轉，行星的不同部分會在不同時間面向太陽。這就是爲什麼一個國家可能是正午，另一個國家是傍晚，而其他地方則是夜晚。
證據3：觀察星座
如果你有一位住在另一個半球的朋友，試試這個簡單實驗：走到戶外，仰望夜空，並識別幾個星座——你可以使用觀星應用來完成。然後問問你的朋友能看到哪些星座。你會發現，某些星座只能從地球的某一個半球看到。例如，北斗七星在澳大利亞大部分地區不可見，而南十字座在美國大部分地區看不到。
爲什麼會這樣？這是因爲地球的彎曲形狀把一些星座擋在了我們的視野之外。如果地球是平的，那麼每個人——無論住在哪裏——都會看到完全相同的星座。
想現在就測試一下嗎？打開Sky Tonight應用，並嘗試在設置中更改你的位置。你會看到從地球另一部分看到的天空有多麼不同。
證據4：觀察月食
月食發生在地球位於太陽和月亮之間、把影子投到月面上的時候。如果你觀看月食，會注意到地球影子的邊緣是彎曲的。由於地球大氣會柔化影子的邊緣，影子可能看起來稍微模糊，但它的整體形狀仍然是圓的。
這一點很重要，因爲每次月食中地球投在月亮上的影子都是圓的。平面圓盤會根據它朝向太陽的傾斜方式投下不同形狀的影子——有時是圓的，但通常會是橢圓或拉長的。球體則不同，無論從哪個角度，它都會投下圓形影子。
還有另一個有用線索：通過地球影子的弧線，天文學家可以估算投下影子的物體大小。在地平說模型中，這會造成嚴重的尺度問題：要產生所觀測到的影子，所需的圓盤會太小，無法匹配地球的真實大小。
要更好地瞭解月食的原理，請觀看我們的視頻。
證據5：測量物體的影子
做這個實驗，你需要一位住在幾百公里之外（或緯度明顯不同）的朋友。在晴朗的一天，你們兩人應拿兩根相同的木棍，垂直插入地面，並在完全相同的時間測量它們的影子。你會發現影子的長度不同！
原因仍然是地球的曲率。由於兩根木棍相距足夠遠，陽光會以不同角度照射它們。地平說者的“聚光燈太陽”概念也可能解釋這種現象，但我們已經告訴過你爲什麼這個概念並不成立。
證據6：看看飛機航線
舉個例子，我們來看一趟從智利聖地亞哥到澳大利亞悉尼的航班。在平面地球上，最短路線會是這樣：飛機必須飛越整個南美洲、整個北美洲，然後才越過海洋前往悉尼。真實飛機在這兩個城市之間會怎麼飛？去谷歌一下，你會發現商業飛機從聖地亞哥飛往悉尼只需要穿越太平洋。如果你不相信谷歌，可以自己坐這趟航班，看着飛機窗外，試着在飛行途中找到下方的北美洲。
證據7：看看其他行星
這裏有一個事實：太陽系中沒有平面行星。你可以拿一臺望遠鏡觀察金星、火星、木星或土星。這些行星在大小、組成、大氣和表面條件上差異很大，但它們全都是球形的。爲什麼地球會在物理上與太陽系中的所有其他行星不同呢？
行星之所以是圓的，是因爲重力。重力從各個方向把物質拉向質量中心。當一個物體質量足夠大時，這種拉力會把它撫平爲最平衡的形狀：球體。
對於一個處於引力平衡中的大質量物體來說，平面圓盤會是一種非常奇怪的形狀。它自身的重力會傾向於把物質向內拉並重新塑形。這就是爲什麼行星的圓形不是巧合——它顯示了大型物體在重力作用下自然會變成什麼樣。
加分項：看看從太空拍攝的地球圖片
自1957年發射斯普特尼克1號以來，科學家已把無數探測器和衛星送入太空，其中包括宇航員持續工作的國際空間站。因此，我們獲得了大量令人驚歎的高質量地球照片。在這些照片中，你可以清楚地看到地球是一個球體。
好吧，我們說服你了嗎？
常見問題
地球的真實形狀是什麼？
地球的真實形狀是扁球體。這意味着它幾乎是一個球體，但並不完美：由於自轉，它在兩極略微扁平，在赤道附近稍微更寬。
誰最先證明地球是圓的？
地球是圓的這一想法可以追溯到古希臘。畢達哥拉斯和亞里士多德等哲學家根據地球在月食期間投在月亮上的彎曲影子等觀察，認爲地球必定是球形的。後來，埃拉托色尼通過比較兩個不同城市的影子，以驚人的準確度測量了地球周長。所以，並不是只有一個人證明了地球是圓的——這一點是通過多個觀察在一段時間內被證實的。
地平說支持者如何解釋時間差異？
一些地平說支持者說太陽像聚光燈一樣工作，一次只照亮世界的一部分。但這個想法與我們實際看到的情況不符：太陽會落到地平線以下，而不同地方會以可預測的模式經歷日出、正午、日落和夜晚。時區在旋轉的地球儀上更說得通。
月食如何證明地球是圓的？
月食期間，地球經過太陽和月亮之間，把影子投到月面上。那個影子總是圓的。球體無論如何轉動都會投下圓形影子，這是地球爲圓形的有力證據。
爲什麼船隻會消失在地平線之外？
船隻會先從底部消失，因爲它們越過了地球的曲面。如果地球是平的，遠處的船隻只會變得越來越小，但它們的下部不會先於上部消失。
爲什麼我們在不同半球看到不同的星座？
北半球和南半球的人們會看向太空的不同部分，因爲他們站在一顆彎曲行星的不同側面。這就是爲什麼一些在南半球可見的星座無法從遙遠的北方地點看到，反之亦然。
地平說支持者怎麼看其他行星？
一些地平說支持者認爲其他行星是圓的，但地球不同。然而，我們可以觀察到太陽系中的行星都是球形的，而地球遵循與其他行星相同的物理定律。
如何證明地球是圓的：總結
現在，你已經掌握了至少七個反駁地平說的論點。觀察你周圍的世界——並以批判性的方式觀察！如果你想讓好奇心走得更遠，可以嘗試使用Sky Tonight應用。它可以讓你從地球上任何地點探索天空，並親眼看到星星、行星和太陽如何在一個圓形、自轉行星的天穹上移動。此外，參加我們的地球測驗，瞭解更多關於我們家園星球的有趣事實。
