为什么地球是圆的,地面却是平的?

放飞的纸飞机


欲穷千里目,更上一层楼。

其实这句诗中就隐藏着大地是球形的秘密。

大地上其实很难有足够长的平面,并且静止不动的物体,也不容易让人意识到远方的东西被隐藏在了曲线之下,但航海的西方人,早就发现了大地是弯曲的这个秘密。比如,在观察远方的船只逐渐靠近港口的过程中,会让灯塔上的瞭望者明显感知到船在爬坡但如果船真的在爬坡,那么水就应该往低处流过去才对。既然水并没有往低处流动,那就只能说明,是大地本身在弯曲。


当然,您现在也可以反其道而行之,在海边不同的高处,用光学变焦相机拍摄遥远地平线上的船只,就能对地球的曲率有亲身体验。比如下面这张照片。

左图在海平面6米处拍摄,右图在海平面22米处拍摄。拍摄的是同一条船。


为什么爬上高处就能拍到船更多的全貌呢?这正是因为大地的曲率导致的。船身是否被地平线阻挡,取决于您站的高度,您站得越高,地平线就越远。看看下面这个简单的几何图形,就明白这是怎么回事了。

O点是观察者所在的位置,h是观察者所处的高度,离海平面有多高。那么O处的观察者能看到的地平线的距离,就是字母d,也就是从O点处向球形弧线做切线。很显然,h越高,可观察距离d就越长。当地球的半径R已知时,我们可以根据函数,算出h和d之间的数学关系。

图示:纵坐标为可见距离(公里),横坐标是海拔高度(米)

注意,这是指在海边往大海的方向眺望时,你能看到的地平线距离有多远。


在海边,只要站在地面上3米处,您就可以看到相距6.2公里的地平线。

如果站在30米高的地方,就可以看到大约20公里远的地平线。

这就是为什么古代西方文化,都行在公元前六世纪,就知道地球是弯曲的,而不是平坦的原因之一,他们只需要一双好眼睛和基础几何学知识。因为,观察大海上的船只,是发现这个秘密最简单的办法。


通过等高参照物,也能直接看到大地的曲率。

如果真正平坦的大地上,有一系列登高参照物,那么我们就能更加直观的感受到的地球的曲率,这样的参照物可不常见。但美国庞恰特雷恩湖(Lake Pontchartrain)上电力公司修建的一系列等高电线塔,就恰好提供了一个完美参照体系,这些电线塔在湖面上的部分是差不多等高的,这样电线才能平直的拉过去。这个电线塔绵延25.75公里,当你站在地面上看时,由于您的地平线距离只有几公里,因此您会看到电线塔开始向下弯曲。

此外,还可以用热气球带上摄像机上天,当飞到足够高时,大地的弧线就一览无余了。

但要想真正证明地球是一个球,还需要别的证据,那就是月食。

亚里士多德是根据月食的形状率先猜到大地必然是个球体。因为他知道月食的成因是月球进入了大地的阴影导致的,而大地投影在月球上的形状是个圆形,而一个三维的圆形就是一个球。其实,月亮和太阳都是圆的,这已经是个强有力的启发了。

环球航行,才真正让人信服,地球是一个球。

科幻之父儒勒·凡尔纳的《八十天环游地球》将大地是个球的观念从精英阶层普及给了大众。

当人类飞上太空,拍摄下地球的照片后,大多数人都相信地球真的是个球。

1947年3月7日,在人造卫星进入太空时代前,利用火箭上的相机拍摄的大地拼接照片,显示出地球的部分球状特征。但要想看到完整的地球,得到足够远的地方才行,在地球轨道上是没法用单张照片就拍摄出整个地球的。


所以,直到20世纪60年代,人类从月球上第一次看到了完整的地球!

图示:这是从月球轨道上拍摄的地球。


但最著名的照片来自1972年12月7号,阿波罗17号,在远离地球29,000公里的地方拍摄的彩色地球照片,“The Blue Marble”(蓝色弹珠)

图示:The Blue Marble,史上复制次数最多的地球照片,也是最出名的地球照片。

如今,我们有了许多地球照片,包括国际空间站宇航员们拍摄的精彩照片,比如这张。

NASA的深空气候观测站(Deep Space Climate Observatory,DSCOVR)卫星拍摄的月球和地球照片。


深空气候观测站卫星远离地球百万英里之外,在2015年2月11日发射,其目的是对太阳风进行预警。当太阳黑子活动剧烈增加时,强大的太阳风足以瘫痪地球上的电网,给我们的文明带来毁灭性的重创。



三思逍遥


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


地球是圆的,地面其实也是圆的!

这一点你只要看一下飞机的航线就知道,地面也是一个球面。比如如上图从北京飞往纽约,并不是走咱们通常认为的那条红线的直线,而是飞一条黄线那样的曲线。因为从北京到纽约并不是一个平面,而是一个球面,这要的话只有按图中那样走黄线这样的圆的大圆路径才是最短的。反而你走那个红线看起来的直线,实际上你需要不停的调整路线,最终的距离一定比大圆路线还要长。

所以你不能以短距离的情况地球表面可以近似为平面就认为地球表面是个平面。

如上图说是,如果AB两点相距很近,其距离就是劣弧长度。如果假设不断缩短AB距离,则劣弧越来越逼近一条线段,因此在距离很小的情况下,从A点出发到地球上其它B点、C点、D点等等它周边各个点都可以近似看作是一个线段,从而以A点为中心与周围不远处的各点B、C、D等点共同确定一个平面。


地震博士



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


我想这个问题并不复杂,地球之所以看起来是平的,和人类的视觉角度存在关系,在一般的情况下,人眼能看到的距离,差不多有2公里左右,而地球的周长有4万多公里,所以人眼能看到的范围直径,大概只有地球周长的二万分之一,如果我们将一个圆分割成两万分,你会发现每一份的圆边,都无限接近于一条直线。

其实地球是平的,已经不是一个新鲜的说法了,不仅古代人这么认为,现代的一些人也是这么认为的,哪怕是一些知名的公众人物,也对地球的形状产生过怀疑,例如著名的篮球明星欧文就公开表示,地球是平的,所以连大名鼎鼎的NBA球星都这么认为,难怪有些人不相信了。

那么过去的时候,人们对于地球的形状如何,确实是不太清楚的,但大多数的人们都认为,地球是平的,因为地面是平的,所以在很长的一段时间之内,地平说就成了人们公认的概念,后来古希腊的毕达哥拉斯提出了一个新的概念,他首次提出了地球是球形的说法。

但毕达哥拉斯是一个数学家,他之所以提出地球是球形的,只是因为简单的立体美学而已,所以毕达哥拉斯并没有任何实质的证据,后来又过了300年之后,出现了一位叫做埃拉托色尼的科学家,这位科学家利用几何学的方法,确定了地球是一个球形。

不过地球是球形的说法,仍然没有得到普通大众的认可,有些人仍然相信地球是平的,但也有人认为地球是球形的,这其中就包括麦哲伦,麦哲伦为了打破人们的传统思维,决定亲自进行一场环球实验,如果他能绕地球一圈回来,那么就足以证明,地球肯定是一个球形的。

那么麦哲伦的故事,想必你我都知道了,麦哲伦作为人类史上,首个进行环绕地球实验的人,他的举动是伟大的,虽然他本人并未回到西班牙,他的实验成功了,所以毫无疑问,地球肯定是球形的。


科学薛定谔的猫


首先,地球是圆的,这是毋庸置疑的。

公元前3世纪,古希腊天文学家埃拉托斯特尼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。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。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。

但为什么地球是圆的而我们站立的地面是平的呢?

因为地球太大了!它的体积是我们人类个体的数万亿倍,我们的目光没有可能把整个地球全部看完。但是当把我们放在地球表面的某一个点上时 ,我们的视线所能达到的地方对于地球的弧度来说根本算不了什么, 从这点上所看到的地球就是平的。

只是视角问题,或者说是二维和三维的区别。这就是古代人为什么认为"天圆地方"的缘故 !

只有到了近代人类的脚步可以饶地球一圈后才发现地球是圆的 。 举例来说,你在大海航行的时候,会发现对面现出现的船现露出的是帏杆,而不是船头,这说明地球存在一定的弧度。

地球是圆的是事实,而我们看到的确实平的,也从侧面证明我们眼睛所看到的并不一定是真的,许多事我们需要通过看来发现,通过实践来验证,通过科学来证明,科学的路注定孤独!致敬那些为了真相而奋斗终生的科学研究者们!

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镁客网


古人就是因为科技不发达,活动范围有限,只凭当时人们可以看到的一切做出判断,所以有了“天圆地方”的说法。地球是个球型的概念,最早是由约公元前580年到500年的古希腊哲学家毕达哥拉斯提出的(觉得耳熟的同学,他还发明了勾股定理……)。他说大地是球形的,天上运动的发光行星有十个,但这只是基于他认为球形是最完美几何体,而十是最完美的数字。之后亚里士多德通过星座的变迁和月食首次证明了地球是圆形的。1519-1522年间,麦哲伦率领的探险船队,通过实际航行证明了地球是圆形的这个理论。之后,地球是两端略扁,中间略鼓的椭圆球体的推算和证明也逐渐出现了。

无论是人还是车,楼房还是大树,跟地球比,体积相差太多太多了。地球的体积大概是1.083×10¹²km³,一个普通成年人的体积大概是0.06 m³,地球和人几乎就相当于是大海和一滴水。而我们看物体都是近大远小,人和地球相差这么悬殊,又是站在地面上看地球,你的视角看到的只能是无限大的地面。当人们的视角离地球越来越远,到从外太空看地球的时候足够远,就可以看出地球是一个球体了。我在去迪拜玩时,站在世界最高建筑哈利法塔124层的观景台上俯瞰前方,脚下的房子已经缩小成了一个个比火柴盒还小的模型,远处的地平线就隐约可以看到弧度了。

其实就算不从高处,我们也有机会看到地球是圆形的例子。视线良好,在海边看远处的船驶近时,不会是一下就看到整艘船,而是先看到船最高处的船桅,然后船身才慢慢升起来,这就是因为地面是由弧度的,所以船开过来的时候,最高处会先显露出来。


超级小包子


首先我们先看问题(“为什么地球是圆的,地面却是平的”)本身,我们平时说的地球是圆的,这是在二维空间中对地球的描述。“平“这个词使用在二维空间似乎有点不太恰当。如果说我们以三维空间来看的,那么对地球形状的描述就可以说成是不规则球体。

言归正传,我们大家都知道如果一个规则的球体,它的表面是不会存在平面的。那为什么我们平时见到的地面好像是平的?因为地球是不规则的球体啊!好像回答确实有点牵强。不过这就是事实,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。

我们之前看到的地球是这样子的,一个规则球体,看着很漂亮:

然而真实的地球是这样的,是非常不规则的

上面这些其实并不能完全说明回答这个问题,虽然它整体上看不是一个规则的球体,那也应该看到弧度才对啊,其实最主要的还是因为人类的感知能力非常有限。

实际上,地球是一个超级大的球体,它的表面积大约510067866平方公里,在极限情况下,不包括空气质量、地面遮挡物等影响,以人类的肉眼可以看到非常有限,相对于地球510067866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。


留白说


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


地球是圆的这是事实,伽利略、笛卡尔、哈勃、爱因斯坦等无数科学家通过实验确定了地球是圆的。

而之所以人看到地面是平的,这是所选参照系的原因,这里伟大物理学家爱因斯坦的相对论起作用了。我们感觉地面是平的,是因为选择的参照物是身边的景物(马路、楼房、树木、田野等),站在平直的地面,因为我们人的身体对于地球来说太渺小了,小到可以忽略不计;加上人用肉眼观看,所能看到的范围很有限,所以我们看到的是平的。

换个参照系:

假如选择站在海拔几千米的高山,你所看到的日月星辰啊,包括地面啊都不大一样;

再假如进入太空,比如站在月球上,那么你看到的地球就是一颗星球而已;

如果跳出太阳系,那么你不仅看不到地面,你所能看到的地球也只是个小不点。

所以之所以看到地面是平的,是这几个原因导致的:1、所选参照物,2、人在地面上相对地球很小,3、人肉眼视力范围有限。这下你看明白了吗?


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