03.04 为什么地球是圆的,地面却是平的?

放飞的纸飞机



地面并不是平的,而是球面。在一望无际的平原上,或在一望无垠的大海中,你会看到远方的地平线,那是因为地球是圆的,你只能看到那么远,更远的地方就在球面下面了。大海的远方来了一艘帆船,你会先看到桅杆,慢慢才看到船身,就像从海下面升上来,这就是因为海平面有弧度。

地球是球形这一概念最先是公元前五、六世纪的古希腊哲学家毕达哥拉斯(Pythagoras)提出的。但是他的这种信念仅是因为他认为圆球在所有几何形体中最完美,而不是根据任何客观事实得出的。以后,亚里士多德根据月食时月面出现的地影是圆形的,给出了地球是球形的第一个科学证据。


公元前3世纪,古希腊天文学家埃拉托斯特尼(Eratosthenes of Cyrene)根据正午射向地球的太阳光和两观测地的距离,第一次算出地球的周长。公元726年我国唐代天文学家一行主持了全国天文大地测量,利用北极高度和夏日日长计算出了子午线一度之长和地球的周长。1622年葡萄牙航海家麦哲仑(Ferdinand Magellan)领导的环球航行证明了地球确实是球形的。


17世纪末,牛顿研究了地球自转对地球形态的影响,认为地球应是一个赤道略为隆起,两极略为扁平的椭球体。1733年巴黎天文台派出两个考察队,分别前往南纬2°的秘鲁和北纬66°的拉普林进行大地测量。结果证明了牛顿的推测。

从此,地球是圆的得到世界公认。人类乘坐航天器飞出大气层后,可以直观的看到地球全貌了。不过至今也还有个别宗教组织顽固的认为地是方的,美国一个小团体就在筹资准备上天去证实自己的地方理论,但几乎没人理他们。


时空通讯


我们都知道,地球是一个球体。但为什么我们作为一个人,站在地上感觉不到呢?

要理解这个问题,我们需要理解「曲率」。

首先问大家一个问题:大家如何判断一个面是否是平的?

这个问题看起来很简单,但仔细想想,其背后包含了「误差」的概念。

如果我们无法观测到地面有起伏,那对地面最好的描述,就是「他是平的」。这个起伏如何观测呢?我们把每个地点的高度都观测一遍,然后看看它们是否一样。

然而问题来了,我们站在平地上,目光所及的地方不过4.7千米。而这么大的范围里,地面的起伏有多大呢?只有1.7米左右。

也就是说,4700米才会有1.7米的起伏,这相当于我们的桌子一边比另一边低0.2毫米,如果不仔细观察,是根本无法观察到的。

数学上有一个更严格的定义,叫做「曲率」,曲率越大,东西弯曲的程度越大;曲率越小,东西就越直。曲率是曲率半径的倒数,地球的半径是6400千米,那对应的曲率半径就是1.5x10^(-7),是非常小的一个值,我们只有在非常高的地方,比如太空上,才能看到地球弯曲的形态。


章彦博


因为人类与地球相比,实在是小的多的多了。绝大部分人类的身高不超过两米,而地球的半径就达到了惊人的6400公里。正是因为反差如此之大,才让人误以为地球的地面是平的这样的错觉。



因为人的身高与地球的大小不成比例,导致人类目之所及只能看到地球很小的一部分。而相对于地球表面5.1亿平方公里,目之所及的这一部分几乎可以忽略不计。但对于人类来说这一部分已经是很大了,这就类似于数学上学导数时的细分。一条弧线组成的平面图形,可以近似认为是由许多个矩形组成的,细分的越多,面积计算越准确。如果无限细分的话,所有矩形的面积之和就等于该平面图形的面积。正是由于人类体积和身高太小,所以才认为地面是平的。



而人类一旦进入太空,就会发现原本平直的地平线逐渐变弯了。其实只要到达珠穆朗玛峰那么高,周边没有遮挡物的话就能够勉强看到地球弧度。只不过珠穆朗玛峰周围都是高高的山峰,所以看着不明显。目前人类跳伞的最高记录是四十多公里,在这个位置已经可以清楚的看出地平线的弧度了。



其实在地球上我们也有一些简单的办法来证明地球是圆的:远去的船只总是从下部开始消失、地面基站隔一段距离就要架设一个、即使站在很高的地方也只能看到很有限的距离,看不到更远的景观等。这些看起平淡无奇的现象实则都反映出了地球表面是弧形的这个事实。


张家小智儿


地球太大,人站在表面,只能看到很小一块球皮,感觉不到它的弯曲,所以认为地面是平的。至少,中国古人是这样朴素认识的,还派生出“天圆地方”的阴阳学说。

一个身高1.7米的人站在平地上,能看到的地平线在4.7公里处。以此作半径计算,人能看到的地球表面只有70平方公里。而地球的表面积为5.1亿平方公里,人鼠目寸光,只看到了其中的1.4/千万,这如同蚂蚁爬拱桥一样,他显然无法判定地面是不平的弧型。

人站在高体的海轮上眺望,能看到更广阔的海面,已能感觉到海平面呈现弧形。

而当今人造卫星在太空,能宏观的随时看见地球1/2的表面,地面是不平整的圆球球壳,一目了然。

————

附;人在平地上,为何只能看见4.7公里内的地面?这是一道初中数学题


如图;人站在地球表面A点,眼睛在B点,AB是人的身高=1.7米,在B点能看到的地平线是C点。

COB是直角三角形,OC是地球半径=6371公里,OB=地球半径+人的身高,BC是人眼能看到的最远地表距离。

由勾股定理(OB²=OC²+BC²),可以计算出,BC=4.7 公里。


谌人


首先我们从地理上了解地球是圆的的由来。

地球是球形这一概念,最先是公元前五、六世纪的古希腊哲学家毕达哥拉斯提出的。随后,亚里士多德根据月食时月面出现的地影是圆形的,给出了地球是球形的第一个科学证据。1622年葡萄牙航海家麦哲仑领导的环球航行,证明了地球确实是球形的。从此,地球是圆的得到世界公认。

我们日常生活中经常说的:地球是圆的,就缘自于此。这是在二维空间中对地球的描述。

如果我们以三维空间的角度来看,那么对地球形状的描述就可以说成是不规则椭圆球体,极稍扁赤道略鼓。

这是因为地球赤道半径约为6378公里千米,极半径约为6357公里,平均半径约6371公里。地球表面并不是想我们想的球体那样,而是高低不平,差距悬殊。

既然地球是圆的,我们应该看的到地球的弧度才对啊,那为什么地面却是平的?

其实最主要的还是因为人类的感知能力非常有限,眼见未必为实。

之所以我们会觉得地面是平,正是因为地面的曲率,是很难被视野狭窄的眼睛所感受到,实际上我们都被

眼睛"欺骗"了。

地球是一个超级巨大的球体,地球的周长约为40000多公里。在极限情况下,不包括空气质量、地面遮挡物等影响,而人的视觉直径大约只有2公里左右。相对于地球5.1亿平方公里的大小而言,甚至可以把它比作一个点。根据立体角公式可以算出,人类在地球表面用肉眼看到的面积的弧度是非常小的,人类是无法感知的,才会有地面是平的这种错觉。

在这样的认知和感知体系下,认为地面是平的也就不足为奇了,这也就是所谓的眼见也不一定为实。

生活中实例:

1、 在遥望大海时,只能到很远很远的地平线,再远就看不到什么了。

这就是因为海平面是有弧度的,更远的地方景观都"躲"在地平线的下面了。

2、大海的遥远的地方来了一艘帆船,我们最先看到什么?

肯定是先看到桅杆,后面才一点点地看到船身出现,就像从海的下边升上来一样,这也正是地球表面是圆的一种表现。

3、日食、月食等等一些天文现象,都直接证明我们的地球是圆的。


科学Science


因为在浩瀚的大自然面前,人类可以说是鼠目寸光。



幸亏,人类的先哲走在了前面。从古希腊哲学家毕达哥拉斯开始,人类就在不断地探索这个我们赖以生存的地球。当然,最初地球肯定不叫地球,只能称之为我们站立的土地。与其他文明一样,中华文明也有自己对大地的独特理解,那就是天圆地方。



到了15世纪兴起的大航海时代,人们已经隐约认识到,地球也许是圆的。比如,在西班牙探险家哥伦布发现美洲大陆之后,曾有西班牙探险家设想,横穿美洲大陆到达太平洋沿岸,然后继续横跨太平洋,寻找遥远的东方古国中国。



时间进入16世纪以后,葡萄牙探险家麦哲伦最终证实了地球是圆的。1522年9月6日,在经过1082日的一路向西的艰苦航行之后,麦哲伦的船队回到了起点西班牙某港口。这是人类第一次完成的环球航海壮举,总里程约为60440千米。



那么,我们为什么感觉不到地球是圆的呢?因为地球太大了,而人类太渺小。地球的直径平均约为12742千米,而我们人类站在地表,我们的视线所及的距离,仅仅从几千米到几十千米不等(视个人视力以及天气情况而定)。


学过数学的朋友都清楚,与地球的周长40076千米相比,我们目光所及的地表的弧长仅仅是地球周长的千分之一甚至万分之一以下。在这样的情况之下,我们往往感觉不到地面的起伏或者弧度,即所谓眼见并不为实也。当然,以现代的宇航员的视角看来,就一目了然了。


登高望远,视野就会格外开阔。其实,人类拥有的最宝贵的东西是思想。因为,思想境界的高低,往往决定着人类视野的远近。


俚言杂谈


只是因为地球足够大,而人类却渺小的如同一粒沙子,古人早就意识到大地是弧形,但是却不能证明地球是球形,人类目力所及还是太有限。

古代人认为天圆地方,天就像一个大锅扣在地上,而大地看起来就很平坦,观察到的这些现象成为人们认识地球的基础。古希腊有不少学着认为地球是球形,但是只是猜测,他们有些人认为球形是所有几何题中最完美的。亚里士多德观察月食后猜测地球是球形,阿基米德也猜测地球是球形,却都不能很好的证实。

真正使人类确认地球是球形的事件,是欧洲16世纪的环球旅行。那之后科学家们不再怀疑地球是球形,转而猜测地球的准确形状,牛顿通过计算认为地球是略扁的球形,赤道附近因为线速度更大,被“甩”出来的形状。20世纪60年代,人类通过卫星确认了地球的形状,后来更是通过多种遥测分析,才知道,地球除去水之后形状不是恨规则,只是大体上呈球形而已。

地球是圆的,人看到的大地却是平的,是因为人类只能看到地球的局部,当人类发明卫星,展开“上帝视角”之后,地球的形状真相成为了一种常识。


来看世界呀


为什么地球是圆的,地面却是平的?

谁告诉你地球是圆的哈......在三维空间中形容一个物体应该不能圆的或者方的来描述,而是应该用一个球体或者长方体或者不规则多面体等等......这样大家就有一个概念了,如果是圆形或者方形等说法的话,只是表示它在二维平面上的投影!

纠正了标题之后就来说说为什么地球是一个球体,而地面却是平的了......一个平面可以看成是是一个无限大直径的球面的一部分,但小到某一个程度时我们就能看出这是一个球体了....这个中的关键是我们能看到的面积上的曲率有多大!

我们的地球约有6370KM的半径,据此计算,我们肉眼看到的范围约为10KM直径不到的一个圆,而从圆心到半径5KM外有多少起伏呢?大概1.8M都不到,这个平面度有多高呢?差不多就是一张桌子中间因为压了重物凹下了0.2MM,相信您应该目测不出来.......

相信绝大部分人应该是相信地球是一个球体的,但让你大跌眼镜的是即使在发达国家美国,依然有数千人相信地球是扁平的。

就像一个大饼悬浮在宇宙空间,而日月星辰都围绕着这个平面转动......


星辰大海路上的种花家


汝承认地球是圆的,眼前地面却是平的,有这么离奇的事情吗?这个提问者的眼光绝对犀利,观点独到,值得赞赏。


问题来了,如果地面是平的,我站在扬州,应该可以看到珠穆朗玛峰吧,毕竟它有8800多米高,体积还非常庞大,峰顶白雪皑皑,反光强烈,风景如此美好!事实上我站在扬州,连南京紫金山都看不到。


这一点在人类大航海时代就已经发现了,通过望远镜,永远只能够看见,远处的船只,先露出桅杆,后露出船身。


人类之所以认为地面是平的,那是我们的目光局限,在青藏高原,空气质量异常良好,地势非常平坦的地方,人类的目光,最远可以看到,18公里以外,一棵十米高的孤零零的树,距离再远一点,就超出了人类是觉的最小分辨角,看起来就是天地一线,方圆18公里是什么概念?占地面积是254平方公里,地球的表面积是约51亿平方公里,我们所看到的仅仅是200万分之一,

根据公式,18公里外,地面曲率因素下降:

=18/sin(18*360/(π*12756))-6378=0.0085km=8.5m

18公里外的东西,沉降8.5米,角度是0.152度,人眼是难以分辨得出来的,因此姑且认为地面就是平坦的了。


其实,只要购买两个大功率激光指示水平仪,分别放在18公里的两个地点,就会看到激光束是交叉的,而不是平行的或者是重合。


其实这是初三的数学知识+地理知识,很多人学了就忘,不亦悲夫!


广大家长在向孩子讲述概念的时候,尽量用画图的方法,会取得很好的效果,对待孩子的理解能力差,不要吼叫,不要不耐烦,找出最佳沟通方法,举一反三,才能够让孩子提升对学习的兴趣。


谢谢阅读!


诸葛小村姑


地球并不是圆的,而是不规则的圆——椭圆。我们觉得地球是平的,很大一部分原因是地球的曲率半径太大,而居住在地球表面的人类目光又太“短浅”所以所及之处都是平的。如果在高山上,我们看见的都是丛山峻岭,更无法分辨地表是否是平直的。

目光“短浅”

人类目光所及之处相对于地球大小来说,实在太小了。

举个例子:

1、2、3号小球,小球一个比一个大,假定人类的视线范围为红色长方形。小球越大,目光所及之处球的表面越趋近于平面,1号小球红色范围内为半圆,2号小球红色范围内还能感受到一点圆弧,3号小球内眼睛已经无法分辨出是弯曲的。

和地球比起来这点比例的圆就是小巫见大巫了,下面我们会用上海来举例子。

精准度不高

人类的“精确度”还不高,想想我们平常在墙上要挂一副画,一个人挂,下面还有一个人指挥。“右边高了”,“左边再低一点”,即使这样,如果我们拿专业的工具去测量,肯定还是歪的。我们通过眼球指挥出来的误差,也是眼球可以接受的误差,所以没必要太较真。

我们看一下下面的图,问是水平的,还是斜的。

答案是斜了0.2度,我们的眼睛是无法辨别出轻微的角度的,所以平常我们要找水平的时候,都需要借助工具。

“冰山”一角

有的人说,我们可以借助工具,量量5公里范围内的高度差不就知道了。

首先量和看是两回事,第二即使有了工具,地球的表面是凹凸不平的。就算是平原也有上坡下坡。平原不是我们想想中的贴着地球表面来个“自流平”。即使我们测量5公里,对于地球来说也只是冰山一角。我们是无法判定这个冰山到底有多大,冰山整体是什么形状的。

只有拉开距离,看到整体,才能看清形状。就像一个乒乓球对细菌来说,表面是平的,一个篮球对于蚂蚁来说表面也是平的。虽然我们都知道这俩球是圆的,但是对于人类来说地球表面是平的,因为地球之于人类就像乒乓球之于细菌,如果让蚂蚁远离篮球,看到篮球的整体,也能看出来篮球是圆的,就像在遥远的太空中人类看到地球是圆的。

地趋近于平

上面说了人的视野太狭窄,视野所能囊括的视线距离太短,导致视野范围内的弯曲弧度实在太小,不足以让眼睛通过大脑来告诉我们,这已经“弯”了。当我们的视角被局限于地球的一个点上时,我们视野呈现出来的部分,趋近于直线。就像你无法看清上面图中那条直线倾斜了0.2度,所以你也无法判断,我们视野范围内的弯曲幅度。就像下图随着半径的增大,我们所看到的范围内,越来越“直”。

再举个例子

假设你有千里眼,站在上海最东边可以看到上海最西边。

地球周长约为40075km,上海宽度约90.25km,地球周长约为40075km,圆形一圈360°,可得出上海地区扇形弧度(90.25/40075)*360°≈0.81°

我们把上海区域放大,也代表我们的视野缩小了,红色表面代表的上海区域还是很小。

再次放大,可以发现红色的上海区域已经快趋近于黑色直线。

红色代表上海宽度的话,再想想人类,在上图中的大小,拿显微镜都看不出来。即使是人有千里眼,从上海东边,望到上海西边,在他视野范围内,眼睛无法辨别出这轻微角度的“误差”。更何况地球表面并不规则,也没有完全水平的参照物,所以大脑也会告诉我们地面也是平的。

从圆到平

一点点把地球放大,更能客观地体会从圆到直的过程。遥远的太空:

近地轨道,观察的到的地球,已经不是一个完整的圆了。

再拉近,高空俯视的角度,还是有弧度的。但人实在太渺小了,而且周围都是粗糙的、蜿蜒曲折的。如果置身于下面的山中、森林中,平的还是圆的,我们根本无法判断。

但是如果我们低空飞行,行驶在笔直的告诉公路上,奔跑在田野里,我们会发现,地面是多么的平直呀!

因为视觉的误差,视觉的局限性,地球的曲率,人类的渺小和我们居住在一个凹凸不平的表面上,所以我们觉得地是平的。


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