畢達哥拉斯是最早提出地球是圓球形學說的人 江銘輝 五夢網
地球是何種形狀,在遠古神話傳說時代的人的觀念中,大地是平坦的,它被安置在一隻漂浮於大海之中的海龜上面(圖1)。到了西元前六世紀,希臘聖賢泰爾斯(Thales,西元前625~545年)他雖然擺脫神話的束縛,不再想像地球有一隻巨大的動物托撐著,但仍然把大地設想如浮在水上的圓盤。
圖1:遠古時代人們所想像的地球形狀。
人們始終無法想像地球是一個球體的,因為如果地球是個球形,那麼居住在地球彼岸的人不是早就“掉下”去了嗎?可見要豎立球形的地球觀念需要克服相當大的成見,和莫大的阻力。
圖2:畢達哥拉斯(Pythagoras)古希臘人,西元前575~500年
第一個提出地球是球形的概念,就是畢達哥拉斯(圖2)了。他之所以提出地球是球形的,一方面是他認為宇宙間最美的圖形在平面是圓形,在立體是球形,因此地球應該是球形的;另一方面他可能己觀測到當帆船向地平線駛去時,看上去好像在下沉(圖3)。
圖3:從地球海邊,眺望遠處海中的船隻,發現帆船向地平線駛去時,好像下沉一 般,這是地球是圓的證明。
地球是球形的概念,一直傳到西元前四世紀亞理斯多德(Aristotle,西元前384~322年)的時代,亞理斯多德進一步根據在月蝕期間,當地球影子在月球上通過時,月球上的地球影子是一個圓推測地球應該是球形的,這是歷史上第一次科學地證明地球是個球體。地球是球形的論點也隨著亞理斯多德的在歐洲的學術權威一直流傳下去。僅管如此,但是因為地球是圓的實在是很難想像,因此人們始終半信半疑。歷史上第一位以行動證明地球是球形的人是意大利人哥倫布(Christopher Columbus,西元1451~1506年)(圖4-a)。他始終相信地球是圓的,如果從歐洲向西航行一定可到達東方的亞洲。1492年他在西班牙女王的贊助下,向西航行到達美洲並發現當地土著,他以為是亞洲的印度人,將這些土著稱為印地安人(Indian),可惜他從不知道他所發現的是美洲而不是亞洲,因此談不上已經證明地球是圓的。
圖4-a:哥倫布(意大利人,西元1451~1506年)哥倫布因為受馬哥‧波羅「東方見聞錄」的影響而嚮往東方世界,同時為了證明地球是圓的,於1492年獲西班牙女王的援助,向西航行,希望到達東方的印度,但他只到達美洲,就以為是到達印度。並將當地土著誤以為是印度人。
圖4b:麥哲倫(葡萄牙人,西元1480~1521年),1519年他獲得西班牙國王的援助,開始環繞世界一週的航行。他從歐洲出發,繞南美洲的南端進入太平洋,在菲律賓時,被土人所殺,活著的船員終於在1522年回國,而完成了環繞世界一週的航行
圖5:人類歷史上的兩大航海家--哥倫布與麥哲倫
第一個以實際航海經驗環繞地球一周的航海家要算是葡萄牙探險家麥哲倫(Ferdinand Magellan,西元1480~1521年)了(圖4-b),他於1519年奉命向西航行,尋找一條通往東印度群島的新航線。他橫渡大西洋,穿過南美洲的海峽,此海峽為紀念他而命名為麥哲倫海峽。繼續西行,來到另一個大洋,因見它風平浪靜故取名為太平洋。後又到達菲律賓群島(Philippine Islands)被土著所殺,但他的船隊中的一艘船終於完成航行,環繞地球一周,回到葡萄牙。至此地球是球形的,已完全為人們所接受了。
但是地球是不是正球體,十八世紀初德國天文學家、數學家兼大地測量學家貝塞爾(FriedrichWilhelm Bessel,西元1784~1846年)
圖5:貝塞爾(德國人,西元1784~1846年)貝塞爾是德國的天文學家、大地測量學家、數學家,他對人類的貢獻有:
(1)數學:提出貝塞爾函數。
(2)天文學:編製包括75000顆的基本星表,經阿格蘭德(F. Argelander)加以擴充,成為著名的〈波恩星表〉,第一位測量星球距離的天文學家。
(3)大地測量學:提出地球是橢球體的觀點。
(圖5),他使用三角測量法,測出地球的大小並證實地球是略為扁圓的橢球體(圖6)。地球實際的大小,在兩極之間較為平坦,地球中心到北極或南極的距離(稱為極半徑)為6357公里。赤道至地球中心距離(稱為赤道半徑)為6378公里,也就是說赤道有膨脹現象,赤道半徑比極半徑多約21公里。
圖6:地球實際為略扁的橢球體(本圖有點跨張),極半徑為6357公里比赤道半徑6378公里小21公里。