星系和宇宙地球故事

□ 聞新 陳辛

星系和宇宙
地球故事

□ 聞新 陳辛

1.從“地平說(shuō)”到“地圓說(shuō)”

公元前600年的古巴比倫地圖（上）和公元前546年希臘阿那克西曼德繪制的地圖

大約在公元前3000年—公元前500年期間，古代人們普遍認(rèn)為，大地像一個(gè)盤子，是平的，而且是由海洋包圍著平平的圓盤，這就是“地平說(shuō)”，早期地圖可以解釋這一概念。直到公元前300年，古希臘哲學(xué)家亞里士多德宣布大地是球形的，并且提出理論解釋了“地圓說(shuō)”。他認(rèn)為如果大地是平的，人們向南旅行，走了很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，也能看到北極星，但事實(shí)卻看不見(jiàn)，由此解釋了“地圓說(shuō)”。

大約公元前610年―公元前546年期間，希臘哲學(xué)家阿那克西曼德根據(jù)自己對(duì)地球的理解描繪出了全球地圖，認(rèn)為天體環(huán)繞北極星運(yùn)轉(zhuǎn)。他將天空繪成一完整球體，而不是僅僅在大地上方的一個(gè)半球拱形。自此之后，地球的概念才進(jìn)入了天文學(xué)領(lǐng)域，所以很多資料認(rèn)為阿那克西曼德是天文學(xué)的奠基人。

2.誰(shuí)是第一個(gè)測(cè)量出地球周長(zhǎng)的人？

1635年由貝爾納多·斯特羅齊繪制，描繪埃拉托色尼正在教弟子地球理論時(shí)的情景，表現(xiàn)了人類幾千年來(lái)一直在孜孜不倦地研究地球

大約在公元前240年，希臘學(xué)者埃拉托色尼測(cè)量出了地球周長(zhǎng)，他是世界上最早測(cè)量地球周長(zhǎng)的人。他根據(jù)比較同一時(shí)刻不同地點(diǎn)太陽(yáng)光線仰角而測(cè)量出地球的周長(zhǎng)，他也是世界最早以估測(cè)方法證實(shí)“地圓說(shuō)”的人。直到今天人們還不理解他當(dāng)時(shí)為什么會(huì)測(cè)量得那么精確。埃拉托色尼于公元前276年出生于昔蘭尼，今天沒(méi)有人真的知道他長(zhǎng)什么樣。

3.地球就是一個(gè)大磁石

廉·吉爾伯特（左）和他的“小地球”實(shí)驗(yàn)（右）

廉·吉爾伯特是英國(guó)伊麗莎白女王的御醫(yī)，但他卻在電學(xué)和磁學(xué)方面取得很大貢獻(xiàn)。大約在1600年，指南針出現(xiàn)之后，受指南針的磁力現(xiàn)象的啟發(fā)，吉爾伯特做了一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為引力無(wú)非就是磁力，提出了一種所謂“小地球”實(shí)驗(yàn)，用一塊天然磁石磨制成一個(gè)大磁石球，然后用小鐵絲制成小磁針?lè)旁诖攀蛏厦?，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這根小磁針的全部行為和指南針在地球上的行為十分相似。在此基礎(chǔ)上，他提出一種設(shè)想，認(rèn)為整個(gè)地球是一塊巨大的磁石，它表面為一層水、巖石和泥土覆蓋著，它的兩極位于地理北極和地理南極附近。

4.地形起源

科學(xué)家詹姆斯·赫頓

有關(guān)地球表面地形的起源，15世紀(jì)后一直是科學(xué)家們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。兩種有代表性的學(xué)說(shuō)是災(zāi)變說(shuō)和均變說(shuō)。災(zāi)變說(shuō)認(rèn)為地表形狀是一次又一次自然災(zāi)害所致，而均變說(shuō)則認(rèn)為地表形狀是在自然力的作用下經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的連續(xù)變化的時(shí)間形成的。

1785年，蘇格蘭科學(xué)家詹姆斯·赫頓在他的《地球論》著作中指出了地表形狀均變的思想，他認(rèn)為地表形狀是由自身的運(yùn)動(dòng)力作用而漸漸形成的，依據(jù)多年從事河流研究工作觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象推斷，河谷的形成是河流多年來(lái)沖刷所致，而平原則是河流帶來(lái)的泥沙沉積的結(jié)果，這些沉積物的硬化就形成巖石，地面上的這些變化過(guò)程永無(wú)止境。

5.誰(shuí)是第一個(gè)成功稱量地球的人？

亨利·卡文迪什在室外用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)他的扭稱（左）和稱量地球的扭稱（右）

在古代時(shí)，很多科學(xué)家都試圖利用“質(zhì)量=密度×體積”的公式，計(jì)算地球質(zhì)量，但由于地球各部分的密度不同，而且地球中心的密度根本無(wú)法知道，所以當(dāng)時(shí)“權(quán)威”斷言∶人類永遠(yuǎn)不會(huì)知道地球質(zhì)量。后來(lái)，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，他非常興奮，為解決“稱量地球”的難題，他精心設(shè)計(jì)了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，企圖通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的引力而測(cè)得地球質(zhì)量，但都以失敗告終。

英國(guó)科學(xué)家亨利·卡文迪什一直好奇“稱量地球”這個(gè)難題，1798年，他設(shè)計(jì)了一臺(tái)“測(cè)量微小引力的儀器”，也稱為“扭秤”，他利用這個(gè)“扭秤”稱出了地球的質(zhì)量。因此卡文迪什就被稱為“稱量地球的第一人”，后來(lái)劍橋大學(xué)還把卡文迪什工作過(guò)的實(shí)驗(yàn)室命名為“卡文迪什實(shí)驗(yàn)室”。

6. 發(fā)現(xiàn)冰河時(shí)期的第一人

歐洲阿爾卑斯山脈是歐洲最大的山地冰川中心，第四紀(jì)冰川作用的結(jié)果使歐洲北半部的地貌更趨復(fù)雜，但是它對(duì)冰期前的地形只起雕塑作用，并不能改變地形的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

路易斯·阿加西生于瑞士，是一名冰川學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家，也是地球自然歷史研究領(lǐng)域的一名杰出革新者。阿加西研究了歐洲的阿爾卑斯地區(qū)的冰川侵蝕地貌，以及漂流到歐洲各地的冰河與巨石，推測(cè)出大幅的冰雪曾經(jīng)覆蓋著整個(gè)歐洲大陸，就像今天的格陵蘭一樣，所以阿加西被稱為發(fā)現(xiàn)冰河時(shí)期的第一個(gè)人。此外，阿加西還是古生物學(xué)家，他一生都在質(zhì)疑達(dá)爾文的進(jìn)化論，但他的觀點(diǎn)卻為進(jìn)化生物學(xué)家提供了新的視野。

7． “小冰期”對(duì)人類的影響

小冰河時(shí)期以來(lái)歐洲隆河冰川變化的對(duì)比照片

“小冰期”其實(shí)就是指1650年到1850年之間，全球出現(xiàn)的“相對(duì)寒冷期”。小冰期帶來(lái)的影響，除了氣溫下降外，還使得植物生長(zhǎng)季節(jié)變短，土壤降溫，糧食作物產(chǎn)量減少，谷物價(jià)格上升，造成全球各地頻繁出現(xiàn)饑荒與瘟疫。因?yàn)樗劳雎噬仙?，全球人口成長(zhǎng)率在這段時(shí)間減緩。小冰期時(shí)期也是暴亂、搶掠及死亡的高發(fā)期，很多文明的歷史古籍都記載了這段混亂的時(shí)期。

下期預(yù)告：在太陽(yáng)系里，地球是唯一的具有固態(tài)、液體和氣態(tài)物質(zhì)的行星。直到1960年第一顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星進(jìn)入太空之前，人類從來(lái)沒(méi)有觀測(cè)到一個(gè)完整的地球，隨著海洋擴(kuò)張說(shuō)的出現(xiàn)，大陸漂移說(shuō)才得以發(fā)展。下期題目為“我們的地球”，將介紹高空急流、海洋擴(kuò)張、恐龍滅絕和人類紀(jì)等問(wèn)題。