本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。

科学证明地球形状的简单方法：

跳进太空飞船——飞向高空——拍下一张真实而科学的照片，即算完成。

阿波罗8号为我们提供了这一方法。

图解：阿波罗8号拍摄的地出。图源：NASA

图解：地球。图源：NASA

科学证明地球形状的复杂方法：

假设有一个疯狂的人，他不相信NASA（或任何其他太空机构或私人企业）可以发射航天器并拍照（叹气ε=(´ο｀*)))），并且不相信任何复杂的设备（例如用来阅读本文的计算机，互联网等等）...这样，我们就需要一种真正粗略的方法去证明。

图解：水星计划 Freedom 7 飞船发射的场景 。图源：NASA

首先，我们要使用阿利斯塔克（Aristarchus）（约公元前300年人）的方法，根据地月距离来计算日地之间的近似距离。

如果我们使用相当粗糙的设备进行此操作，我们会发现日地距离至少比地月距离远18至20倍（实际上比这还要远得多，但就我们的目的而言，这已经足够）。

假设在距离月球1000英里或更远的地方观察，我们会发现无法从任意一个角度上回望到月球的背面。因此，月球离我们的距离一定比我们观察它的距离还遥远。

上述结果让我们认识到，太阳距我们的距离更加遥远。在没有设备的情况下我们可以通过简单实验确定日地距离至少是100000英里（实际上是9300万英里，但没关系，只要它很大就行）。

如果日地距离足够远，那么便可以使用埃拉托色尼（Eratosthenes）（约公元前250年人）的方法来近似计算地球的周长。知道日地间距的确切数字可以为我们提供更准确的答案，但上述的数字提供的结果已经非常精确了。

换句话说，在埃拉托色尼实验的帮助下，日地距离不超过4000英里时，地球才有可能是平的。但最终阿利斯塔克的方法证明，日地距离一定比4000英里长得多。

以上两个方法都不需要复杂的设备——只需棍子和一些测量角度的方法，以及探索真相的意愿。

结果很明确——地球是圆的——半径约4000英里。

对于形状的解释：

现在我们已经知道，地球近似为一个球体，剩下的问题就是，为什么。

球形是最紧凑的形状——所以，雨滴，肥皂泡，行星都是这个形状。

每当有向内的力（对于星体而言是重力）时，任何足够大的物体都会将自己变成一个近似的球体。

我们可以观察到，各种其他的行星，卫星和恒星，所有直径超过几百英里的星体都是球形的。通过埃拉托色尼的方法，我们可以认识到，地球、月球、太阳都比这大得多，并且，通过现代天文望远镜，我们可以看到水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星都呈漂亮的球形，较大的卫星和矮行星（如：冥王星）也是如此。

图解：太阳。图源：NASA

图解：月球。图源：NASA

图解：水星。图源：NASA

图解：金星。图源：NASA

图解：天王星。图源：NASA

但一定要考虑到，地球在自转的情况下，离心力将导致赤道周围有点凸起，两极变平。

但尽管如此，地球还是像正规比赛球池中的球一样呈完美的形状。

有什么方法可以科学地解释和证明地球的形状？

在现代世界中，最简单的方法就是通过简单的观察来证明地球的形状。

但是，早在公元前240年，埃拉托色尼就算出了地球的大致周长。

“埃拉托色尼从旅行者口中听说了塞尼城（现在的埃及阿斯旺）中一口井的有趣之处：每年的夏至（6月21日左右）正午太阳都能照亮该井的整个底部，不留丝毫阴影。然后，埃拉托色尼在夏至正午测量了用棍子投射出的阴影的角度，发现形成的角度约为7.2度，是整个圆周角的1/50。

他意识到，如果他知道亚历山大到塞尼城的距离，他便可以轻松计算出地球的周长。但在当时想要精确测出两地之间的距离是十分困难的，当时城市之间的距离都由骆驼商队行进的时间判断，但骆驼会有徘徊的时间，并且行进速度并不恒定，所以埃拉托色尼聘请了受过训练从而以等长步伐行走的计步师和专业的测量员，他们发现塞尼城距亚历山大有约5000个体育场的距离。

最后埃拉托色尼综合实验结果，计算出地球的周长约为250000个体育场长。现代学者对埃拉托色尼使用的体育场的长度持不同意见，建议的值在500至600英尺之间，这使得埃拉托色尼的计算结果介于24000英里至29000英里之间。现在已知地球在赤道一圈周长约24900英里，两极处周长稍小。”

至于地球呈近似的球形，是重力在各个角度均衡作用的缘故。

作者: quora

FY: 灰莓

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