Ziemia sferyczna - Spherical Earth
Ziemia kulista lub krzywizna Ziemi odnosi się do przybliżenia figury Ziemi jako kuli . Najwcześniejsze udokumentowane wzmianki o koncepcji pochodzą z około V wieku pne, kiedy pojawia się ona w pismach greckich filozofów . W III wieku pne astronomia hellenistyczna ustaliła mniej więcej kulisty kształt Ziemi jako fakt fizyczny i obliczyła obwód Ziemi . Ta wiedza została stopniowo przyjęta w całym Starym Świecie w późnej starożytności i średniowieczu . Praktyczny pokaz kulistość Ziemi został osiągnięty przez Ferdynanda Magellana i Juan Sebastian Elcano „s opłynięcia (1519-1522).
Koncepcja kulistej Ziemi wyparła wcześniejsze wierzenia o płaskiej Ziemi : We wczesnej mitologii mezopotamskiej świat był przedstawiany jako płaski dysk unoszący się w oceanie z półkulistą kopułą nieba powyżej, co stanowi przesłankę dla wczesnych map świata, takich jak te od Anaksymandra i Hekatajos z Miletu . Inne spekulacje na temat kształtu Ziemi obejmują siedmiowarstwowy ziggurat lub kosmiczną górę , do której nawiązuje Avesta i starożytne pisma perskie (patrz siedem klimatów ).
Uświadomienie sobie, że figura Ziemi jest dokładniej opisana jako elipsoida, datuje się na XVII wiek, jak to opisał Isaac Newton w Principia . Na początku XIX wieku ustalono, że spłaszczenie elipsoidy ziemskiej jest rzędu 1/300 ( Delambre , Everest ). Współczesna wartość określona przez US DoD World Geodetic System od lat 60. jest bliska 1/298,25.
Przyczyna
Ziemia jest na tyle masywna, że przyciąganie grawitacyjne utrzymuje swój mniej więcej kulisty kształt. Większość jego odchyleń od kulistych wynika z siły odśrodkowej spowodowanej obrotem wokół osi północ-południe. Siła ta odkształca kulę w spłaszczoną elipsoidę .
Tworzenie
Układ słoneczny utworzone z chmurze pyłu, który stanowi przynajmniej częściowo pozostałością jedną lub więcej supernovas że utworzone przez elementy ciężkie nukleosyntezy . Ziarna materii akrecji w wyniku oddziaływania elektrostatycznego. Gdy rosły w masę, grawitacja przejęła kontrolę nad gromadzeniem jeszcze większej masy, uwalniając potencjalną energię ich zderzeń i opadając jako ciepło . Dysk protoplanetarny miał również część większego pierwiastków promieniotwórczych niż ziemia dzisiaj, ponieważ w czasie, te elementy zepsute. Ich rozkład jeszcze bardziej podgrzał wczesną Ziemię i nadal przyczynia się do wewnętrznego bilansu cieplnego Ziemi . Wczesna Ziemia była więc w większości płynna.
Kula jest jedynym stabilnym kształtem dla nie obracającej się, samoprzyciągającej się grawitacyjnie cieczy. Przyspieszenie na zewnątrz spowodowane ruchem obrotowym Ziemi jest większe na równiku niż na biegunach (gdzie wynosi zero), więc kula zostaje odkształcona w elipsoidę , która reprezentuje kształt o najniższej energii potencjalnej dla obracającego się, płynnego ciała. Ta elipsoida jest nieco grubsza wokół równika niż byłaby idealna sfera. Kształt Ziemi jest również nieco nierówny, ponieważ składa się z różnych materiałów o różnej gęstości, które wywierają nieco inne siły grawitacyjne na objętość.
Płynność gorącej, nowo powstałej planety pozwala cięższym pierwiastkom opadać na środek i zmusza lżejsze pierwiastki bliżej powierzchni, proces znany jako różnicowanie planet . To wydarzenie jest znane jako żelazna katastrofa ; najobficiej występującymi cięższymi pierwiastkami były żelazo i nikiel , które obecnie tworzą jądro Ziemi .
Późniejsze zmiany kształtu i efekty
Chociaż skały powierzchniowe Ziemi ochłodziły się wystarczająco, aby zestalić się, zewnętrzne jądro planety jest wciąż wystarczająco gorące, aby pozostać płynne. Energia wciąż się uwalnia; Aktywność wulkaniczna i tektoniczna wepchnęła skały we wzgórza i góry i wyrzuciła je z kalder . Meteory tworzą również kratery uderzeniowe i otaczające grzbiety. Jednakże, jeśli uwalnianie energii z tych procesów zatrzymuje się, to z czasem mają one tendencję do erodowania i powrotu w kierunku najniższej krzywej energii potencjalnej elipsoidy. Pogoda zasilana energią słoneczną może również przenosić wodę, skały i glebę, aby Ziemia była nieco okrągła.
Ziemia faluje, gdy kształt jej najniższej energii potencjalnej zmienia się codziennie ze względu na grawitację Słońca i Księżyca, gdy poruszają się one względem Ziemi. To właśnie powoduje pływy w wodach oceanicznych , które mogą swobodnie płynąć wzdłuż zmieniającego się potencjału.
Efekty i dowody empiryczne
Z grubsza kulisty kształt Ziemi można potwierdzić wieloma różnymi rodzajami obserwacji z poziomu gruntu, samolotów i statków kosmicznych. Kształt powoduje szereg zjawisk, których nie zrobiłaby płaska Ziemia. Niektóre z tych zjawisk i obserwacji byłyby możliwe na innych kształtach, takich jak zakrzywiony dysk lub torus , ale żaden inny kształt nie wyjaśniałby ich wszystkich.
Widoczność odległych obiektów na powierzchni Ziemi
Na płaskiej Ziemi bez przeszkód sama ziemia nigdy nie przesłaniałaby odległych obiektów; można by zobaczyć całą drogę do krańca świata. Kulista powierzchnia ma horyzont, który jest bliższy patrząc z mniejszej wysokości. Teoretycznie osoba stojąca na powierzchni z oczami 1,8 metra (5 stóp 11 cali) nad ziemią może widzieć ziemię z odległości do około 4,79 km (2,98 mil), ale osoba na szczycie wieży Eiffla na 273 metrach (896 stóp) widzi ziemię w odległości do około 58,98 km (36,65 mil).
Zjawisko to pozwala na potwierdzenie, że powierzchnia Ziemi jest lokalnie wypukła: jeśli stopień krzywizny zostanie określony jako taki sam wszędzie na powierzchni Ziemi, a powierzchnia ta zostanie określona jako wystarczająco duża, stała krzywizna będzie wskazywać, że Ziemia jest kulista . W praktyce ta metoda nie jest niezawodna ze względu na różnice w załamaniu atmosferycznym , czyli stopniu, w jakim atmosfera ugina przechodzące przez nią światło. Załamanie może sprawiać wrażenie, że powierzchnia Ziemi jest płaska, zakrzywiona bardziej niż jest w rzeczywistości, a nawet wklęsła (tak było w różnych próbach eksperymentu Bedford Level ).
Zjawisko zmiennego ugięcia atmosfery można zaobserwować, gdy odległe obiekty wydają się rozbite na kawałki lub nawet odwrócone do góry nogami. Jest to często widywane o zachodzie słońca, kiedy kształt Słońca jest zniekształcony, ale sfotografowano go również na statkach i spowodowało, że miasto Chicago wyglądało normalnie, do góry nogami i rozpadło się na kawałki zza jeziora Michigan (skąd jest normalnie poniżej horyzontu).
Gdy atmosfera jest stosunkowo dobrze wymieszana, można zaobserwować efekty wizualne ogólnie oczekiwane od kulistej Ziemi. Na przykład statki poruszające się po dużych zbiornikach wodnych (takich jak ocean) stopniowo znikają za horyzontem, tak że najwyższą część statku można nadal zobaczyć, nawet gdy niższe części nie mogą, proporcjonalnie do odległości od obserwatora. Podobnie w czasach żaglowców marynarz wspinał się na maszt, aby widzieć dalej. To samo dotyczy wybrzeża lub gór oglądanych ze statku lub zza dużego jeziora lub płaskiego terenu.
Zaćmienia Księżyca
Cień Ziemi na Księżycu podczas zaćmienia Księżyca jest zawsze ciemnym kołem, który przesuwa się z jednej strony Księżyca na drugą (częściowo zasłaniając go podczas częściowego zaćmienia). Jedynym kształtem, który rzuca okrągły cień bez względu na kierunek, w którym jest skierowany, jest kula, a starożytni Grecy wywnioskowali, że musi to oznaczać, że Ziemia jest kulista.
Efekt może być wywołany przez dysk, który podczas zaćmienia zawsze jest zwrócony w stronę Księżyca, ale jest to niezgodne z faktem, że Księżyc rzadko znajduje się bezpośrednio nad głową podczas zaćmienia. Przy każdym zaćmieniu lokalna powierzchnia Ziemi jest skierowana w innym kierunku. Cień dysku trzymanego pod kątem jest owalem , a nie kołem, jak widać podczas zaćmienia. Idea Ziemi jako dysku jest również sprzeczna z faktem, że dane zaćmienie Księżyca jest widoczne tylko z połowy Ziemi na raz.
Wygląd Księżyca
Blokada pływowa Księżyca na Ziemi powoduje, że Księżyc zawsze pokazuje tylko jedną stronę Ziemi (patrz animowany obraz). Gdyby Ziemia była płaska, a Księżyc unosiłby się nad nią, wtedy część powierzchni Księżyca widoczna dla ludzi na Ziemi różniłaby się w zależności od położenia na Ziemi, zamiast pokazywać wszystkim identyczną „stronę twarzy”. Gdyby Ziemia była płaska, a Księżyc obracałby się wokół niej pływowo, wtedy Księżyc byłby widziany jednocześnie we wszystkich miejscach na Ziemi jednocześnie, ale jego pozorny rozmiar, część skierowana w stronę widza i orientacja zwrócona w kierunku boku stopniowo zmieniałyby się dla każdego widza gdy jego pozycja przesuwała się po niebie w ciągu nocy.
Obserwacja gwiazd
Na idealnie kulistej Ziemi, nie biorąc pod uwagę przeszkód i refrakcji atmosferycznej, jej powierzchnia zasłania połowę nieba dla obserwatora znajdującego się blisko powierzchni. Oddalanie się od powierzchni Ziemi powoduje, że ziemia w coraz mniejszym stopniu blokuje niebo. Na przykład, patrząc z Księżyca, Ziemia blokuje tylko niewielką część nieba, ponieważ jest tak odległa. Ten efekt geometrii oznacza, że patrząc z wysokiej góry, płaski teren lub ocean blokuje mniej niż 180° nieba. Przy założeniu, że Ziemia jest kulista, ekspedycja zlecona przez kalifa al-Ma'muna wykorzystała ten fakt do obliczenia obwodu Ziemi z dokładnością do 7920 kilometrów (4920 mil) od prawidłowej wartości około 40 000 kilometrów (25 000 mil) i możliwie równie dokładnie jak 180 kilometrów (110 mil). Szybkość zmiany kąta zablokowanego przez Ziemię wraz ze wzrostem wysokości byłaby inna dla dysku niż dla kuli. Wielkość zablokowanej powierzchni byłaby inna dla góry w pobliżu krawędzi płaskiej Ziemi w porównaniu z górą w środku płaskiej Ziemi, ale tego nie obserwuje się. Badania z całej Ziemi pokazują, że jego kształt jest wszędzie lokalnie wypukły, co potwierdza, że jest bardzo zbliżony do kulistego.
Obserwacja określonych, stałych gwiazd z różnych lokalizacji
Te gwiazdy stałe można wykazać się bardzo daleko od dziennych paralaksy pomiarów. Takie pomiary nie wykazują żadnych zmian w pozycjach gwiazd. W przeciwieństwie do Słońca, Księżyca i planet, nie zmieniają one pozycji względem siebie w ciągu ludzkiego życia; kształty konstelacji są stałe. Dzięki temu są one wygodnym tłem referencyjnym do określania kształtu Ziemi. Dodanie pomiarów odległości na ziemi pozwala na obliczenie wielkości Ziemi.
Już w starożytności zauważono, że różne gwiazdy są widoczne z różnych miejsc na Ziemi. Arystoteles napisał, że niektóre gwiazdy są widoczne z Egiptu, a nie z Europy. Nie byłoby to możliwe, gdyby Ziemia była płaska.
Gwiazda ma wysokość nad horyzontem dla obserwatora, jeśli gwiazda jest widoczna. Obserwacja tej samej gwiazdy w tym samym czasie z dwóch różnych szerokości geograficznych daje dwie różne wysokości. Korzystając z geometrii, dwie wysokości wraz z odległością między dwoma lokalizacjami pozwalają na obliczenie rozmiaru Ziemi. Korzystając z obserwacji na Rodos (w Grecji) i Aleksandrii (w Egipcie) oraz odległości między nimi, starożytny grecki filozof Posidonius użył tej techniki do obliczenia obwodu planety z dokładnością do około 4% prawidłowej wartości. Współczesne odpowiedniki jego jednostek miary nie są dokładnie znane, więc nie jest jasne, jak dokładny był jego pomiar.
Obserwacja gwiazdozbiorów na półkuli północnej i południowej w różnych porach roku
Fakt, że gwiazdy widoczne z bieguna północnego i południowego nie nakładają się na siebie musi oznaczać, że oba punkty obserwacyjne znajdują się po przeciwnych stronach Ziemi, co nie jest możliwe, jeśli Ziemia jest jednostronnym dyskiem, ale jest możliwe dla innych kształtów (jak kula, ale także każdy inny wypukły kształt, jak pączek lub hantle).
Biegun Północny jest w ciągłej nocy przez sześć miesięcy w roku. Ta sama półkula gwiazd (widok 180°) jest zawsze widoczna, gdy jest ciemno, wykonując jeden obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara co 24 godziny. Gwiazda Polaris ("Gwiazda Północna") znajduje się prawie bezpośrednio nad głową, a zatem znajduje się w środku tego obrotu. Niektóre z 88 widocznych współczesnych gwiazdozbiorów to Wielka Niedźwiedzica (w tym Wielki Wóz ), Kasjopeja i Andromeda . Przez pozostałe sześć miesięcy w roku Biegun Północny jest w ciągłym świetle dziennym, a światło słoneczne przesłania gwiazdy . Zjawisko to i jego analogiczne skutki na biegunie południowym są tym, co definiuje dwa bieguny. Ponad 24 godziny ciągłego światła dziennego mogą występować tylko na północ od koła podbiegunowego i na południe od koła podbiegunowego .)
Na biegunie południowym w ciągu sześciu miesięcy nieprzerwanej nocy widoczne są zupełnie inne konstelacje, w tym Orion , Crux i Centaurus . Ta 180° półkula gwiazd obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara raz na 24 godziny wokół punktu znajdującego się bezpośrednio nad nami, gdzie akurat nie ma żadnych szczególnie jasnych gwiazd.
Z dowolnego punktu na równiku wszystkie gwiazdy widoczne tego dnia na Ziemi są widoczne w ciągu nocy, gdy niebo obraca się wokół linii biegnącej z północy na południe. Patrząc na wschód, gwiazdy widoczne z bieguna północnego znajdują się po lewej stronie, a gwiazdy widoczne z bieguna południowego są po prawej. Oznacza to, że równik musi być skierowany do biegunów pod kątem 90°.
Kierunek, w którym zwrócone jest każde pośrednie miejsce na Ziemi, można również obliczyć, mierząc kąty gwiazd stałych i określając, jaka część nieba jest widoczna. Na przykład Nowy Jork leży około 40° na północ od równika. Pozorny ruch Słońca z dnia na dzień przysłania nieco inne części nieba, ale przez cały rok widzi kopułę o kącie 280° (360° - 80°). Na przykład zarówno Orion , jak i Wielki Wóz są widoczne przynajmniej przez część roku.
Dokonywanie obserwacji gwiazd z reprezentatywnego zestawu punktów na Ziemi, w połączeniu ze znajomością najkrótszej odległości naziemnej między dowolnymi dwoma punktami, sprawia, że przybliżona kula jest jedynym możliwym kształtem Ziemi.
Obserwując Słońce
Na płaskiej Ziemi Słońce, które świeci we wszystkich kierunkach, oświetlałoby jednocześnie całą powierzchnię, a wszystkie miejsca doświadczałyby wschodu i zachodu słońca na horyzoncie mniej więcej w tym samym czasie. W przypadku kulistej Ziemi, połowa planety jest w ciągu dnia o każdej porze, a druga połowa doświadcza nocy. Kiedy dane miejsce na kulistej Ziemi jest oświetlone światłem słonecznym, jego antypoda – dokładnie po przeciwnej stronie Ziemi – jest w ciemności. Kulisty kształt Ziemi powoduje, że Słońce wschodzi i zachodzi o różnych porach w różnych miejscach, a różne lokalizacje każdego dnia otrzymują różne ilości światła słonecznego.
Aby wyjaśnić dzień i noc, strefy czasowe i pory roku, niektórzy teoretycy płaskiej Ziemi proponują, że Słońce nie emituje światła we wszystkich kierunkach, ale działa bardziej jak reflektor, oświetlając tylko część płaskiej Ziemi na raz. Ta teoria nie jest zgodna z obserwacjami: o wschodzie i zachodzie słońca reflektor punktowy byłby przynajmniej trochę na niebie, a nie na horyzoncie, gdzie jest zawsze obserwowany. Reflektor punktowy Słońce również pojawiałby się na niebie pod różnymi kątami w stosunku do płaskiego terenu niż w stosunku do zakrzywionego terenu. Zakładając, że światło porusza się po liniach prostych, rzeczywiste pomiary kąta nachylenia Słońca na niebie z miejsc bardzo odległych od siebie są zgodne tylko z geometrią, w której Słońce jest bardzo daleko i jest widziane z połowy sferycznej Ziemi w świetle dziennym. Te dwa zjawiska są ze sobą powiązane: Reflektor punktowy na małej wysokości Słońce spędzałby większość dnia w pobliżu horyzontu w większości miejsc na Ziemi, czego nie obserwujemy, ale wschodzi i zachodzi dość blisko horyzontu. Słońce znajdujące się na dużej wysokości spędzałoby większą część dnia poza horyzontem, ale wschodziło i zachodziło dość daleko od horyzontu, czego również nie obserwujemy.
Zmiana długości dnia
Na płaskiej Ziemi z wszechkierunkowym Słońcem wszystkie miejsca doświadczałyby każdego dnia takiej samej ilości światła dziennego, a wszystkie miejsca otrzymywałyby światło dzienne w tym samym czasie. Rzeczywista długość dnia jest bardzo zróżnicowana, w miejscach położonych bliżej biegunów występują bardzo długie dni w lecie i bardzo krótkie w zimie, przy czym północne lato występuje jednocześnie z południową zimą. Miejsca na północ od koła podbiegunowego i na południe od koła podbiegunowego nie mają światła słonecznego przez co najmniej jeden dzień w roku i otrzymują 24-godzinne światło słoneczne przez co najmniej jeden dzień w roku. Oba bieguny doświadczają światła słonecznego przez 6 miesięcy i ciemności przez 6 miesięcy, w przeciwnych momentach.
Ruch światła dziennego między półkulą północną i południową odbywa się z powodu osiowego nachylenia Ziemi. Wyimaginowana linia, wokół której obraca się Ziemia, która biegnie między biegunem północnym a biegunem południowym, jest nachylona o około 23° od owalu opisującego jej orbitę wokół Słońca. Ziemia zawsze wskazuje w tym samym kierunku, w którym porusza się wokół Słońca, więc przez pół roku ( lato na półkuli północnej) Biegun Północny jest skierowany lekko w kierunku Słońca, utrzymując go cały czas w świetle dziennym, ponieważ Słońce świeci połowa Ziemi, która jest zwrócona do niego (a Biegun Północny zawsze znajduje się w tej połowie ze względu na nachylenie). W drugiej połowie orbity biegun południowy jest lekko pochylony w kierunku Słońca, a na półkuli północnej panuje zima . Oznacza to, że w południe na równiku Słońce nie znajduje się bezpośrednio nad głową, z wyjątkiem równonocy marcowej i wrześniowej , kiedy jedno miejsce na równiku jest skierowane bezpośrednio na Słońce.
Długość dnia poza kręgami polarnymi
Długość dnia jest różna, ponieważ podczas obrotu Ziemi niektóre miejsca (w pobliżu biegunów) przechodzą tylko przez krótką krzywą w pobliżu górnej lub dolnej połowy światła słonecznego; inne miejsca (w pobliżu równika) poruszają się po znacznie dłuższych zakrętach przez środek. W miejscach położonych tuż za kręgami polarnymi w środku lata występują tak zwane „białe noce”, podczas których słońce w czerwcu nie znajduje się więcej niż kilka stopni poniżej horyzontu, tak że jasny zmierzch utrzymuje się od zachodu do wschodu słońca. W Rosji Sankt Petersburg wykorzystuje to zjawisko w marketingu turystycznym.
Długość zmierzchu
Dłuższe zmierzchy obserwuje się na wyższych szerokościach geograficznych (w pobliżu biegunów) ze względu na płytszy kąt pozornego ruchu Słońca w porównaniu z horyzontem. Na płaskiej Ziemi cień Słońca docierałby do górnej atmosfery bardzo szybko, z wyjątkiem najbliższej krawędzi Ziemi, i zawsze ustawiałby się pod tym samym kątem do ziemi (co nie jest tym, co obserwujemy).
Długość zmierzchu byłaby zupełnie inna na płaskiej Ziemi. Na okrągłej Ziemi atmosfera nad ziemią jest oświetlona przez chwilę przed wschodem i po zachodzie słońca jest obserwowana na poziomie gruntu, ponieważ Słońce jest nadal widoczne z wyższych wysokości.
Teoria „słońca reflektorów” również nie jest zgodna z tą obserwacją, ponieważ powietrze nie może być oświetlone bez oświetlania ziemi pod nim (z wyjątkiem cieni gór, wysokościowców i innych przeszkód na powierzchni).
Obserwowanie światła słonecznego przed lub po zobaczeniu Słońca
Na kilka minut przed wschodem lub po zachodzie słońca można zobaczyć nasłonecznione okna pobliskich wieżowców z poziomu gruntu. Na niezakrzywionym, płaskim terenie zajęłoby to tylko kilka sekund, ze względu na znikomy stosunek (porównaj ~45 metrów / 150 stóp 14-piętrowego budynku z odległościami międzykontynentalnymi). Gdyby takie zjawisko było spowodowane pryzmatyczną właściwością atmosfery w płaskim świecie, ze stosunkowo małym źródłem światła krążącym wokół Ziemi (jak w późniejszych, XIX-wiecznych mapach Płaskiej Ziemi ), byłoby to sprzeczne z umiejętnością widzenia. właściwą panoramę rozgwieżdżonego nieba o tej porze w nocy, a nie małą, ale zniekształconą, „rozciągniętą” plamę. Podobnie szczyt góry jest oświetlony przed wschodem i po zachodzie słońca, podobnie jak chmury.
Lokalny czas słoneczny i strefy czasowe
Starożytne pomiary czasu obliczały „południe” jako porę dnia, w której Słońce znajduje się najwyżej na niebie, a reszta godzin w ciągu dnia była mierzona w stosunku do tego. W ciągu dnia pozorny czas słoneczny można mierzyć bezpośrednio za pomocą zegara słonecznego . W starożytnym Egipcie pierwsze znane zegary słoneczne dzieliły dzień na 12 godzin, ale ponieważ długość dnia zmieniała się wraz z porą roku, zmieniała się również długość godzin. Zegary słoneczne, które określały godziny jako zawsze ten sam czas trwania, pojawiły się w renesansie . W Europie Zachodniej wieże zegarowe i uderzające zegary były używane w średniowieczu, aby ludzie w pobliżu mogli oszacować czas lokalny, chociaż w porównaniu do czasów współczesnych było to mniej ważne w społeczeństwie w dużej mierze rolniczym.
Ponieważ Słońce osiąga najwyższy punkt w różnym czasie dla różnych długości geograficznych (około czterech minut czasu na każdy stopień różnicy długości geograficznej na wschód lub zachód), lokalne słoneczne południe w każdym mieście jest inne, z wyjątkiem tych położonych bezpośrednio na północ lub południe od siebie. Oznacza to, że zegary w różnych miastach mogą być przesunięte względem siebie o minuty lub godziny. Gdy zegary stały się bardziej precyzyjne, a industrializacja sprawiła, że pomiar czasu stał się ważniejszy, miasta przestawiły się na średni czas słoneczny , który ignoruje niewielkie różnice w czasie lokalnego południa słonecznego w ciągu roku, ze względu na eliptyczną naturę orbity Ziemi i jej nachylenie.
Różnice w czasie zegarowym między miastami nie stanowiły generalnie problemu aż do pojawienia się podróży kolejowych w XIX wieku, które sprawiły, że podróżowanie między odległymi miastami było znacznie szybsze niż pieszo lub konno, a także wymagało od pasażerów stawienia się w określonych godzinach, aby spełnić ich pożądane pociągi. W Wielkiej Brytanii koleje stopniowo przestawiły się na czas Greenwich Mean Time (ustalony na podstawie czasu lokalnego w obserwatorium w Greenwich w Londynie), a następnie zegary publiczne w całym kraju, tworząc jedną strefę czasową. W Stanach Zjednoczonych koleje opublikowały rozkłady na podstawie czasu lokalnego, a później w oparciu o standardowy czas dla tej linii kolejowej (zazwyczaj czas lokalny w siedzibie kolei), a następnie w oparciu o cztery standardowe strefy czasowe wspólne dla wszystkich linii kolejowych, gdzie sąsiednie strefy różniły się dokładnie o godzinę. Początkowo czas kolejowy był synchronizowany przenośnymi chronometrami , a później sygnałami telegraficznymi i radiowymi .
San Francisco leży na 122,41° długości geograficznej zachodniej, a Richmond w stanie Wirginia na 77,46° długości geograficznej zachodniej. Oba znajdują się na około 37,6°N szerokości geograficznej (±.2°). Na przykład około 45° różnicy długości geograficznej przekłada się na około 180 minut lub 3 godziny czasu między zachodami słońca w obu miastach. San Francisco znajduje się w strefie czasu pacyficznego , a Richmond w strefie czasu wschodniego , które są oddalone od siebie o trzy godziny, więc lokalne zegary w każdym mieście pokazują, że Słońce zachodzi mniej więcej w tym samym czasie, gdy używana jest lokalna strefa czasowa. Jednak telefon z Richmond do San Francisco o zachodzie słońca ujawni, że w Kalifornii pozostały jeszcze trzy godziny światła dziennego.
Określanie wielkości Ziemi przez Eratostenesa
Wychodząc z założenia, że Słońce jest bardzo daleko, starożytny grecki geograf Eratostenes przeprowadził eksperyment wykorzystując różnice w obserwowanym kącie Słońca z dwóch różnych miejsc do obliczenia obwodu Ziemi. Chociaż współczesna telekomunikacja i pomiar czasu nie były dostępne, był w stanie upewnić się, że pomiary odbywają się w tym samym czasie, wykonując je, gdy Słońce znajduje się najwyżej na niebie (lokalne południe) w obu lokalizacjach. Posługując się nieco nieprecyzyjnymi założeniami dotyczącymi lokalizacji dwóch miast, doszedł do wyniku w granicach 15% prawidłowej wartości.
Określanie kształtu Ziemi
W danym dniu, jeśli wiele różnych miast mierzy kąt Słońca w lokalne południe, otrzymane dane, w połączeniu ze znanymi odległościami między miastami, pokazują, że Ziemia ma 180 stopni krzywizny północ-południe. (Pełny zakres kątów będzie obserwowany, jeśli uwzględni się biegun północny i południowy, a wybrany dzień to równonoc jesienna lub wiosenna). Jest to zgodne z wieloma zaokrąglonymi kształtami, w tym kulą, i niespójne z kształtem płaskim .
Niektórzy twierdzą, że ten eksperyment zakłada bardzo odległe Słońce, tak że nadchodzące promienie są zasadniczo równoległe, a jeśli założymy płaską Ziemię, to zmierzone kąty pozwalają obliczyć odległość do Słońca, która musi być na tyle mała, aby jego przychodzące promienie nie są bardzo równoległe. Jednakże, jeśli w eksperymencie uwzględni się więcej niż dwa stosunkowo dobrze od siebie oddzielone miasta, obliczenia dadzą jasno do zrozumienia, czy Słońce jest daleko, czy w pobliżu. Na przykład w czasie równonocy kąt 0 stopni od bieguna północnego i kąt 90 stopni od równika przepowiadają Słońce, które musiałoby znajdować się zasadniczo przy powierzchni płaskiej Ziemi, ale różnica kątów między równikiem a Nowy Jork przewidziałby Słońce znacznie dalej, gdyby Ziemia była płaska. Ponieważ wyniki te są sprzeczne, powierzchnia Ziemi nie może być płaska; dane są natomiast zgodne z prawie kulistą Ziemią i Słońcem, które są bardzo odległe w porównaniu ze średnicą Ziemi.
Od XVI wieku wielu ludzi żeglowało lub latało dookoła świata we wszystkich kierunkach i nikt nie odkrył krawędzi ani nieprzeniknionej bariery. (Zobacz Okrążenie , Eksploracja Arktyki i Historia Antarktydy .)
Niektóre teorie płaskiej Ziemi, które sugerują, że świat jest dyskiem wyśrodkowanym na biegunie północnym, wyobrażają Antarktydę jako nieprzeniknioną ścianę lodową, która otacza planetę i ukrywa wszelkie krawędzie. Ten model dysku wyjaśnia okrążanie ze wschodu na zachód jako po prostu poruszanie się po dysku po okręgu. (Ścieżki wschód-zachód tworzą okrąg zarówno w geometrii dysku, jak i sferycznej.) W tym modelu możliwe jest przemierzenie bieguna północnego, ale nie byłoby możliwe wykonanie okrążenia obejmującego biegun południowy (który zakłada, że nie istnieje ).
Koło podbiegunowe ma około 16 000 km (9900 mil) długości, podobnie jak koło podbiegunowe. Definiuje się „prawdziwe okrążenie” Ziemi, aby uwzględnić kształt Ziemi, jako około 2,5 raza dłuższej, w tym przekroczenie równika na około 40 000 km (25 000 mil). W modelu płaskiej Ziemi proporcje wymagałyby, aby koło podbiegunowe było 2,5 razy dłuższe od długości okrążenia, czyli 2,5 × 2,5 = 6,25 razy długość koła podbiegunowego.
Odkrywcy, badacze rządowi, piloci komercyjni i turyści byli na Antarktydzie i odkryli, że nie jest to duży pierścień otaczający cały świat, ale w rzeczywistości kontynent w kształcie mniej więcej dysku, mniejszy niż Ameryka Południowa, ale większy niż Australia, z wnętrzem, które w rzeczywistości można przebyć, aby obrać krótszą drogę z np. czubka Ameryki Południowej do Australii, niż byłoby to możliwe na dysku.
Pierwszym przejściem lądowym przez całą Antarktydę była ekspedycja Commonwealth Trans-Antarctic Expedition w latach 1955-1958, a od tego czasu wiele samolotów zwiadowczych przelatywało nad kontynentem w różnych kierunkach.
Zniekształcenie siatki na sferycznej powierzchni
.jpg)
Południk o długości jest linią gdzie występuje lokalny południe słonecznej w tym samym czasie każdego dnia. Linie te definiują „północ” i „południe”. Są one prostopadłe do linii szerokości geograficznej, które definiują „wschód” i „zachód”, gdzie Słońce znajduje się pod tym samym kątem w lokalne południe tego samego dnia. Gdyby Słońce wędrowało ze wschodu na zachód po płaskiej Ziemi, linie południków byłyby zawsze w tej samej odległości od siebie – w połączeniu z liniami szerokości geograficznej tworzyłyby kwadratową siatkę. W rzeczywistości linie południków oddalają się od siebie podczas podróży w kierunku równika, co jest możliwe tylko na okrągłej Ziemi. W miejscach, gdzie grunt jest wykreślony w systemie siatkowym, powoduje to nieciągłości w siatce. Na przykład na obszarach Środkowego Zachodu Stanów Zjednoczonych, w których używany jest Public Land Survey System , najbardziej wysunięte na północ i najbardziej wysunięte na zachód części miasta odbiegają od tego, co w innym przypadku stanowiłoby dokładną milę kwadratową. Powstałe nieciągłości są czasami odbijane bezpośrednio na drogach lokalnych, które mają załamania, w których siatka nie może podążać całkowicie prostymi liniami.
Projekcja Mercatora zawiera przykłady zniekształceń wielkości.
Trójkąty sferyczne vs. płaskie
Ponieważ Ziemia jest kulista, podróże na duże odległości czasami wymagają poruszania się w innych kierunkach niż na płaskiej Ziemi. Rozważmy na przykład samolot, który pokonuje 10 000 kilometrów (6200 mil) w linii prostej, skręca o 90 stopni w prawo, przelatuje kolejne 10 000 kilometrów (6200 mil), wykonuje kolejny skręt o 90 stopni w prawo i podróżuje 10 000 kilometrów (6200 mil). mi) po raz trzeci. Na płaskiej Ziemi samolot przeleciałby wzdłuż trzech boków kwadratu i dotarłby do miejsca około 10 000 kilometrów (6200 mil) od miejsca, w którym wystartował. Ale ponieważ Ziemia jest kulista, w rzeczywistości będzie podróżować wzdłuż trzech boków trójkąta i wróci bardzo blisko punktu początkowego. Jeśli punktem początkowym jest Biegun Północny, powędrowałby na południe od Bieguna Północnego do równika, następnie na zachód przez ćwierć drogi wokół Ziemi, a następnie na północ z powrotem do Bieguna Północnego.
W geometrii sferycznej suma kątów wewnątrz trójkąta jest większa niż 180° (w tym przykładzie 270°, po powrocie do bieguna północnego pod kątem 90° do ścieżki odlotu) w przeciwieństwie do płaskiej powierzchni, gdzie zawsze jest dokładnie 180°.
Systemy pogodowe
Niskociśnieniowe systemy pogodowe z wiatrem wewnętrznym (takim jak huragan ) obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara na północ od równika, ale zgodnie z ruchem wskazówek zegara na południe od równika. Wynika to z siły Coriolisa i wymaga, aby (zakładając, że są one połączone ze sobą i obracają się w tym samym kierunku) północna i południowa połowa Ziemi były ustawione pod kątem w przeciwnych kierunkach (np. północ jest skierowana w stronę Polaris, a południe jest odwrócony od niego).
Powaga
Prawa grawitacji , chemii i fizyki, które wyjaśniają powstawanie i zaokrąglanie Ziemi, są dobrze przetestowane eksperymentalnie i z powodzeniem stosowane w wielu zadaniach inżynierskich.
Z tych praw wiemy, ile masy zawiera Ziemia i że planeta niesferyczna o rozmiarach Ziemi nie byłaby w stanie oprzeć się własnej grawitacji. Na przykład dysk o rozmiarach Ziemi prawdopodobnie pękłby, nagrzałby się, upłynniłby i ponownie uformowałby się w mniej więcej kulisty kształt. Na dysku wystarczająco silnym, aby zachować swój kształt, grawitacja nie ciągnęłaby się w dół względem powierzchni, ale ciągnęłaby w kierunku środka dysku, w przeciwieństwie do tego, co obserwuje się na równym terenie (co spowodowałoby poważne problemy z przepływem oceanów w kierunku środek dysku).
Ignorując inne obawy, niektórzy teoretycy płaskiej Ziemi wyjaśniają obserwowaną „grawitację” na powierzchni, proponując, że płaska Ziemia stale przyspiesza w górę. Taka teoria pozostawiłaby również otwartą dla wyjaśnienia pływy obserwowane w ziemskich oceanach, które konwencjonalnie tłumaczy się grawitacją wywieraną przez Słońce i Księżyc.
Dowody oparte na nowoczesnej technologii
Obserwacje wahadeł Foucaulta , popularnych w muzeach naukowych na całym świecie, pokazują, że świat jest kulisty i że się obraca (nie, że gwiazdy krążą wokół niego).
Matematyka nawigacji przy użyciu satelitów Global Positioning System (GPS) zakłada, że poruszają się one po znanych orbitach wokół w przybliżeniu sferycznej powierzchni. Dokładność nawigacji GPS w określaniu szerokości i długości geograficznej oraz sposób mapowania tych liczb na lokalizacje na ziemi pokazują, że te założenia są prawidłowe. To samo dotyczy operacyjnego systemu GLONASS prowadzonego przez Rosję, a także rozwijającego się europejskiego Galileo , chińskiego BeiDou i indyjskiego IRNSS .
Satelity, w tym satelity komunikacyjne używane do połączeń telewizyjnych, telefonicznych i internetowych, nie pozostałyby na orbicie, gdyby współczesna teoria grawitacji nie była poprawna. Szczegóły, które satelity są widoczne z jakich miejsc na ziemi, w jakich czasach, świadczą o mniej więcej kulistym kształcie Ziemi. (Kable podmorskie są również używane do komunikacji międzykontynentalnej).
Nadajniki radiowe są montowane na wysokich wieżach, ponieważ generalnie opierają się na propagacji w linii wzroku . Odległość do horyzontu jest większa na większej wysokości, więc zamontowanie ich wyżej znacznie zwiększa obszar, którym mogą służyć. Niektóre sygnały mogą być przenoszone na znacznie większe odległości, ale tylko wtedy, gdy są one na częstotliwościach, gdzie mogą wykorzystać groundwave propagacji , troposferycznego propagacji , troposferycznego rozpraszania lub jonosfery propagację odzwierciedlać lub załamują sygnały wokół krzywej Ziemi.
Montaże paralaktyczne pozwalają astronomowi skierować teleskop na ten sam obiekt niebieski przez dłuższy czas, jednocześnie w łatwy sposób kompensując ruch obrotowy Ziemi. Oś montażu równikowego jest równoległa do powierzchni Ziemi podczas obserwacji gwiazd na równiku Ziemi – ale prostopadła do niej podczas obserwacji z jednego z biegunów Ziemi. Montaże paralaktyczne zostały opracowane specjalnie dla kulistej i obracającej się Ziemi.
Architektura. Ponownie oglądam zachód słońca z windą
Na równym podłożu różnica w odległości do horyzontu między leżeniem a wstawaniem jest na tyle duża, że można zobaczyć zachodzące słońce dwukrotnie, szybko wstając natychmiast po zobaczeniu pierwszego zachodu podczas leżenia. Można to również zrobić za pomocą zbieracza wiśni lub wysokiego budynku z szybką windą. Na płaskiej Ziemi lub na znacznie dużym płaskim segmencie nie będzie można ponownie zobaczyć Słońca (chyba że stanie się blisko krawędzi najbliższej Słońcu) ze względu na znacznie szybciej poruszający się cień Słońca.
Projekt niektórych dużych konstrukcji musi uwzględniać kształt Ziemi. Na przykład wieże mostu Humber , mimo że obie są pionowe w odniesieniu do grawitacji, są oddalone od siebie o 36 mm (1,4 cala) na górze niż na dole ze względu na lokalną krzywiznę.
Samoloty i statki kosmiczne
Ludzie lecący na dużych wysokościach lub skaczący ze spadochronem z balonów na dużych wysokościach wyraźnie widzą krzywiznę Ziemi. Samoloty komercyjne niekoniecznie latają na tyle wysoko, aby było to oczywiste. Próba zmierzenia krzywizny horyzontu przez zrobienie zdjęcia jest skomplikowana przez fakt, że obiektywy aparatu mogą generować zniekształcone obrazy w zależności od użytego kąta. Skrajną wersję tego efektu widać w obiektywie typu rybie oko . Pomiary naukowe wymagałyby starannie skalibrowanego obiektywu.
Najszybszym sposobem na podróż samolotem między dwoma odległymi punktami jest trasa po wielkim okręgu . Trasa ta przedstawia się jako zakrzywiona na dowolnej mapie z wyjątkiem tej, która korzysta z projekcji gnomonicznej .
Zdjęcia ziemi zrobione z samolotów na wystarczająco dużym obszarze również nie pasują do siebie na płaskiej powierzchni, ale pasują do mniej więcej kulistej powierzchni. Zdjęcia lotnicze dużych obszarów muszą zostać skorygowane w celu uwzględnienia krzywizny.
Wiele zdjęć całej Ziemi zostało zrobionych przez satelity wystrzelone przez różne rządy i organizacje prywatne. Z wysokich orbit, gdzie od razu widać połowę planety, jest wyraźnie kulisty. Jedynym sposobem na poskładanie w całość wszystkich zdjęć Ziemi wykonanych z niższych orbit, tak aby wszystkie elementy powierzchni układały się płynnie i bez zniekształceń, jest umieszczenie ich na mniej więcej kulistej powierzchni.
Astronauci na niskiej orbicie okołoziemskiej mogą osobiście zobaczyć krzywiznę planety i podróżować dookoła niej kilka razy dziennie. Astronauci, którzy podróżowali na Księżyc, widzieli cały Księżyc zwrócony w połowie na raz i mogą obserwować, jak sfera obraca się raz dziennie (w przybliżeniu; Księżyc porusza się również względem Ziemi).
Kiedy naddźwiękowy Concorde wystartował niedługo po zachodzie słońca z Londynu i poleciał na zachód do Nowego Jorku, samolot przekroczył pozorny ruch słońca na zachód, dlatego pasażerowie na pokładzie obserwowali wschód słońca na zachodzie podczas podróży. Po wylądowaniu w Nowym Jorku pasażerowie obserwowali drugi zachód słońca na zachodzie.
Ponieważ prędkość cienia Słońca jest mniejsza w regionach polarnych (ze względu na bardziej stromy kąt), nawet samolot poddźwiękowy może wyprzedzić zachód słońca podczas lotu na dużych szerokościach geograficznych. Jeden fotograf użył mniej więcej okrężnej trasy wokół bieguna północnego, aby zrobić zdjęcia 24 zachodów słońca w tym samym okresie 24-godzinnym, zatrzymując postęp na zachód w każdej strefie czasowej, aby cień Słońca dogonił. Powierzchnia Ziemi obraca się z prędkością 180,17 mil na godzinę (289,96 km/h) na 80° na północ lub południe i 1040,4 mil na godzinę (1674,4 km/h) na równiku.
Historia
Antyk
Chociaż najwcześniejsze pisemne wzmianki o kulistej Ziemi pochodzą ze starożytnych źródeł greckich, nie ma informacji o tym, jak kulistość Ziemi została odkryta. Prawdopodobnym wyjaśnieniem podanym przez historyka Otto E. Neugebauera jest to, że „doświadczenie podróżnych sugerowało takie wyjaśnienie zmienności obserwowalnej wysokości bieguna i zmiany w obszarze gwiazd okołobiegunowych, zmiana, która była dość drastyczne między osadami greckimi „wokół wschodniej części Morza Śródziemnego , zwłaszcza między deltą Nilu a Krymem .
Inne możliwe wytłumaczenie można doszukiwać się u wcześniejszych fenickich marynarzy. Pierwszy opłynięcie z Afryki jest opisane jako przeprowadzane przez badaczy feniccy stosowanych przez egipski faraona Necho II C. 610-595 pne. W The Histories , napisanym w latach 431-425 pne, Herodot podał w wątpliwość raport o obserwowanym słońcu świecącym z północy. Stwierdził, że feniccy odkrywcy zaobserwowali to zjawisko podczas okrążania Afryki ( The Histories , 4.42), którzy twierdzili, że mieli Słońce po swojej prawej stronie, gdy okrążali zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Dla współczesnych historyków te szczegóły potwierdzają prawdziwość relacji Fenicjan. Historyk Dmitri Panchenko teoretyzuje, że to fenickie opłynięcie Afryki zainspirowało teorię kulistej Ziemi, o której najwcześniej wspomniał filozof Parmenides w V wieku p.n.e. Jednak nie zachowało się nic pewnego co do ich wiedzy o geografii i nawigacji, co oznacza, że nie mamy dowodów na to, że postrzegali Ziemię jako kulistą.
Helleński i hellenistyczny świat
Pitagoras
Wcześni greccy filozofowie nawiązywali do kulistej Ziemi, choć z pewną niejasnością. Pitagoras (VI wiek p.n.e.) był jednym z tych, którzy podobno zapoczątkowali ten pomysł, ale może to odzwierciedlać starożytną grecką praktykę przypisywania każdego odkrycia jednemu z ich starożytnych mędrców. Jakiś pomysł na kulistość Ziemi wydaje się być znane zarówno Parmenidesa i Empedokles w 5 wieku pne, i mimo, że pomysł nie można w wiarygodny sposób przypisać do Pitagorasa, że może mimo wszystko zostały sformułowane w szkole Pitagorasa w 5 wieku pne chociaż niektórzy się z tym nie zgadzają. Po V wieku p.n.e. żaden znany pisarz grecki nie uważał, że świat nie jest okrągły.
Platon
Platon (427-347 pne) udał się do południowych Włoch, aby studiować matematykę pitagorejską . Kiedy wrócił do Aten i założył swoją szkołę, Platon również uczył swoich uczniów, że Ziemia jest kulą, choć nie przedstawił żadnych uzasadnień. „Moje przekonanie jest takie, że Ziemia jest okrągłym ciałem pośrodku niebios i dlatego nie potrzebuje powietrza ani żadnej podobnej siły, aby być podporą”. Gdyby człowiek mógł szybować wysoko ponad chmurami, Ziemia przypominałaby „jedną z tych kul, które mają dwanaście kawałków skóry i są przystrojone różnymi kolorami, których kolory używane przez malarzy na Ziemi są w pewnym sensie wzorami”. W Timaeus , jego jedynym dziele, które było dostępne przez całe średniowiecze po łacinie, czytamy, że Stwórca „stworzył świat w formie kuli, okrągłej jak na tokarce, mającej swoje krańce we wszystkich kierunkach w równej odległości od środka, najdoskonalsza i najbardziej podobna do siebie ze wszystkich postaci”, choć słowo „świat” odnosi się tu do nieba.
Arystoteles
Arystoteles (384-322 pne) był uczniem Platona i „umysłem szkoły”. Arystoteles zaobserwował, że „ w Egipcie i na Cyprze są gwiazdy, których nie widać w regionach północnych”. Ponieważ mogło się to zdarzyć tylko na zakrzywionej powierzchni, on również wierzył, że Ziemia jest kulą „niewielkich rozmiarów, w przeciwnym razie efekt tak niewielkiej zmiany miejsca nie byłby szybko widoczny”. ( De caelo , 298a2-10)
Arystoteles przedstawił fizyczne i obserwacyjne argumenty wspierające ideę kulistej Ziemi:
- Każda część Ziemi zmierza do środka, aż przez ściskanie i zbieżność tworzą kulę. ( De caelo , 297a9–21)
- Podróżni jadący na południe widzą południowe konstelacje wznoszące się wyżej nad horyzontem; oraz
- Cień Ziemi na Księżycu podczas zaćmienia Księżyca jest okrągły. ( De caelo , 297b31–298a10).
Pojęcia symetrii, równowagi i cyklicznego powtarzania przenikały prace Arystotelesa. W swojej Meteorologii podzielił świat na pięć stref klimatycznych: dwa obszary o umiarkowanym klimacie oddzielone gorącą strefą w pobliżu równika i dwa zimne, niegościnne regiony, „jeden w pobliżu naszego górnego lub północnego bieguna, a drugi w pobliżu ... bieguna południowego”. zarówno nieprzeniknione, jak i opasane lodem ( Meteorologica , 362a31-35). Chociaż żaden człowiek nie mógł przeżyć w zimnych strefach, mieszkańcy południowych regionów o umiarkowanym klimacie mogli istnieć.
Arystotelesowska teoria naturalnego miejsca opierała się na kulistej Ziemi, aby wyjaśnić, dlaczego ciężkie rzeczy spadają (w kierunku tego, co Arystoteles uważał za środek Wszechświata), a rzeczy, takie jak powietrze i ogień, idą w górę. W tym geocentrycznym modelu wierzono, że struktura wszechświata jest serią doskonałych sfer. Uważano, że Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy stałe poruszają się po sferach niebieskich wokół nieruchomej Ziemi.
Chociaż teoria fizyki Arystotelesa przetrwała w świecie chrześcijańskim przez wiele stuleci, ostatecznie wykazano , że model heliocentryczny jest bardziej poprawnym wyjaśnieniem Układu Słonecznego niż model geocentryczny, a teoria atomowa okazała się bardziej poprawnym wyjaśnieniem natury materii niż klasyczne elementy, takie jak ziemia, woda, powietrze, ogień i eter.
Archimedesa
W propozycji 2 Pierwszej Księgi jego traktatu „O ciałach unoszących się” Archimedes wykazuje, że „Powierzchnia dowolnego płynu w spoczynku jest powierzchnią kuli, której środek jest taki sam jak Ziemia”. Następnie w twierdzeniach 8 i 9 tej samej pracy przyjmuje wynik twierdzenia 2, że Ziemia jest kulą, a powierzchnia płynu na niej jest kulą o środku Ziemi.
Eratostenes
Eratostenes , hellenistyczny astronom z Cyrenajki (276-194 pne), oszacował obwód Ziemi około 240 pne, obliczając wartość 252.000 stadiów . Długość, jaką Eratostenes przeznaczył na „stadion”, nie jest znana, ale jego liczba zawiera błąd tylko od jednego do piętnastu procent. Eratostenes mógł zmierzyć obwód Ziemi jedynie przy założeniu, że odległość do Słońca jest tak duża, że promienie słoneczne są praktycznie równoległe .
1700 lat po Eratostenesie Krzysztof Kolumb studiował odkrycia Eratostenesa, zanim popłynął na zachód do Indii. Jednak ostatecznie odrzucił Eratostenesa na rzecz innych map i argumentów, które interpretowały obwód Ziemi jako o jedną trzecią mniejszy niż w rzeczywistości. Gdyby zamiast tego Kolumb zaakceptował odkrycia Eratostenesa, mógłby nigdy nie udać się na zachód, ponieważ nie miał zapasów ani funduszy potrzebnych na znacznie dłuższą, ośmiotysięczną podróż.
Seleukos z Seleucji
Seleukos z Seleucji (ok. 190 pne), który żył w mieście Seleucji w Mezopotamii , napisał, że Ziemia jest kulista (i faktycznie okrąża Słońce , pod wpływem heliocentrycznej teorii z Arystarch z Samos ).
Posidoniusz
Posidoniusz (ok. 135 – 51 pne) wierzył w metodę Eratostenesa, chociaż obserwując gwiazdę Kanopus , a nie Słońce w ustalaniu obwodu Ziemi. W Geografii Ptolemeusza jego wynik był faworyzowany nad wynikiem Eratostenesa. Posidonius ponadto wyrażał odległość Słońca w promieniach Ziemi.
Imperium Rzymskie
Idea kulistej Ziemi powoli rozprzestrzeniła się na całym świecie i ostatecznie stała się poglądem przyjętym we wszystkich głównych tradycjach astronomicznych.
Na Zachodzie pomysł ten dotarł do Rzymian w wyniku długiego procesu krzyżowania się z cywilizacją hellenistyczną . Wielu autorów rzymskich, takich jak Cyceron i Pliniusz, odwołuje się w swoich pracach do okrągłości Ziemi jako oczywistości. Pliniusz rozważał również możliwość niedoskonałej kuli „w kształcie szyszki”.
Strabon
Sugerowano, że marynarze prawdopodobnie dostarczyli pierwszych dowodów obserwacyjnych, że Ziemia nie była płaska, na podstawie obserwacji horyzontu . Argument ten został wysunięty przez geografa Strabon (ok. 64 pne – 24 ne), który zasugerował, że kulisty kształt Ziemi był prawdopodobnie znany marynarzom na Morzu Śródziemnym co najmniej od czasów Homera , powołując się na linię z Odyseja jako wskazówka, że poeta Homer wiedział o tym już w VII lub VIII wieku p.n.e. Strabon przytoczył różne zjawiska obserwowane na morzu, sugerujące, że Ziemia jest kulista. Zauważył, że wzniesione światła lub obszary lądu były widoczne dla żeglarzy z większych odległości niż te mniej wzniesione, i stwierdził, że krzywizna morza jest za to oczywiście odpowiedzialna.
Klaudiusz Ptolemeusz
Klaudiusz Ptolemeusz (90–168 ne) mieszkał w Aleksandrii , centrum nauki w II wieku. W Almagest , który przez 1400 lat pozostawał standardowym dziełem astronomii, przedstawił wiele argumentów na rzecz kulistości Ziemi. Wśród nich była obserwacja, że gdy statek płynie w kierunku gór , obserwatorzy zauważają, że wydają się one wznosić z morza, co wskazuje, że były ukryte za zakrzywioną powierzchnią morza. Podaje również oddzielne argumenty, że Ziemia jest zakrzywiona z północy na południe i że jest zakrzywiona ze wschodu na zachód.
Opracował ośmiotomową Geografię obejmującą to, co wiadomo o Ziemi. Pierwsza część Geografii to omówienie danych i zastosowanych przez niego metod. Podobnie jak w przypadku modelu Układu Słonecznego w Almagest , Ptolemeusz umieścił wszystkie te informacje w wielkim schemacie. Przypisał współrzędne wszystkim znanym miejscom i cechom geograficznym w siatce obejmującej cały glob (chociaż większość z nich została utracona). Szerokość geograficzną mierzono od równika , tak jak jest dzisiaj, ale Ptolemeusz wolał wyrażać ją jako długość najdłuższego dnia, a nie stopnie łuku (długość dnia letniego zwiększa się z 12 do 24 godzin w miarę przemieszczania się od równika do koło biegunowe ). Umieścił południk 0 długości geograficznej na najbardziej wysuniętym na zachód kraju, jaki znał, na Wyspach Kanaryjskich .
Geographia wskazała kraje „ Serica ” i „Sinae” ( Chiny ) po prawej stronie, za wyspą „Taprobane” ( Sri Lanka , przewymiarowany) i „Aurea Chersonesus” ( półwysep południowo-wschodniej Azji ).
Ptolemeusz wymyślił również i udzielił wskazówek, jak tworzyć mapy zarówno całego świata zamieszkałego ( oikoumenè ), jak i prowincji rzymskich. W drugiej części „ Geografii” umieścił niezbędne spisy topograficzne i podpisy do map. Jego oikoumenè obejmowała 180 stopni długości geograficznej od Wysp Kanaryjskich na Oceanie Atlantyckim do Chin i około 81 stopni szerokości geograficznej od Arktyki do Indii Wschodnich i w głąb Afryki . Ptolemeusz doskonale zdawał sobie sprawę, że zna tylko jedną czwartą kuli ziemskiej.
Późna starożytność
Wiedza o kulistym kształcie Ziemi była oczywiście otrzymywana w nauce późnego antyku , zarówno w neoplatonizmie, jak i wczesnym chrześcijaństwie . Łaciński komentarz Kalcydiusza z IV wieku do Timaeus Platona , który był jednym z nielicznych przykładów greckiej myśli naukowej znanej we wczesnym średniowieczu w Europie Zachodniej, omawiał wykorzystanie przez Hipparchus geometrycznych okoliczności zaćmień w W rozmiarach i odległościach, aby obliczyć względne średnice Słońca, Ziemi i Księżyca.
Wątpliwości teologiczne, wynikające z modelu płaskiej Ziemi, zawartego w Biblii hebrajskiej, zainspirowały niektórych wczesnych chrześcijańskich uczonych, takich jak Laktancjusz , Jan Chryzostom i Atanazy z Aleksandrii , ale ten nurt pozostał ekscentryczny. Uczeni autorzy chrześcijańscy, tacy jak Bazyli z Cezarei , Ambroży i Augustyn z Hippony byli wyraźnie świadomi kulistości Ziemi. „Płaski Ziemiizm” utrzymywał się najdłużej w syryjskim chrześcijaństwie , którego tradycja przywiązywała większą wagę do dosłownej interpretacji Starego Testamentu. Autorzy z tej tradycji, tacy jak Cosmas Indicopleustes , przedstawiali Ziemię jako płaską dopiero w VI wieku. Ta ostatnia pozostałość starożytnego modelu kosmosu zniknęła w VII wieku. Od VIII wieku i początku średniowiecza „żaden godny uwagi kosmograf nie zakwestionował kulistości Ziemi”.
Indie
Chociaż dowody tekstowe nie przetrwały, precyzja stałych stosowanych w modelach przedgreckiej Wedangi oraz dokładność modelu w przewidywaniu ruchu Księżyca i Słońca w rytuałach wedyjskich prawdopodobnie pochodziły z bezpośrednich obserwacji astronomicznych. Teorie i założenia kosmograficzne w starożytnych Indiach prawdopodobnie rozwijały się niezależnie i równolegle, ale wpłynęły na nie jakieś nieznane ilościowe greckie teksty astronomiczne w epoce średniowiecza.
Grecki etnograf Megastenes , ok. . 300 pne została zinterpretowana jako stwierdzenie, że współcześni bramini wierzyli w kulistą Ziemię jako centrum wszechświata. Wraz z rozprzestrzenianiem się kultury hellenistycznej na wschodzie, hellenistyczna astronomia przeniknęła na wschód, do starożytnych Indii, gdzie jej głęboki wpływ uwidocznił się we wczesnych wiekach naszej ery. Grecka koncepcja Ziemi otoczonej sferami planet i gwiazd stałych, gorąco popierana przez astronomów takich jak Varahamihira i Brahmagupta , wzmocniła zasady astronomiczne. Niektóre pomysły okazały się możliwe do zachowania, choć w zmienionej formie.
Prace klasycznego indyjskiego astronoma i matematyka , Arjabhata (476-550 AD), radzić sobie z kulistość Ziemi i ruchu planet. Ostatnie dwie części jego sanskryckiego opus magnum, Aryabhatiya , nazwane Kalakriya („obliczanie czasu”) i Gol („sfera”), stwierdzają, że Ziemia jest kulista, a jej obwód wynosi 4967 jojanów . W nowoczesnych jednostkach jest to 39,968 km (24,835 mil), zbliżone do obecnej wartości równikowej 40 075 km (24 901 mil).
Średniowiecze
W średniowiecznej Europie wiedza o kulistości Ziemi przetrwała do średniowiecznego korpusu wiedzy poprzez bezpośrednie przekazywanie tekstów starożytności greckiej ( Arystotelesa ) oraz za pośrednictwem autorów takich jak Izydor z Sewilli i Beda Venerabilis . Stało się to coraz bardziej identyfikowalne wraz z rozwojem scholastyki i średniowiecznej nauki .
Rozprzestrzenianie się tej wiedzy poza bezpośrednią sferę nauki grecko-rzymskiej było siłą rzeczy stopniowe, związane z tempem chrystianizacji Europy. Na przykład pierwszym dowodem znajomości kulistego kształtu Ziemi w Skandynawii jest XII-wieczny staroislandzki przekład Elucidariusa . Listę ponad stu łacińskich i wernakularnych pisarzy z późnego antyku i średniowiecza, którzy mieli świadomość, że Ziemia jest kulista, sporządził Reinhard Krüger, profesor literatury romańskiej na Uniwersytecie w Stuttgarcie .
Wczesnośredniowieczna Europa
Izydor z Sewilli
Biskup Izydor z Sewilli (560-636) uczy się w swoim poczytnym encyklopedii Na Etymologie , że Ziemia jest „okrągły”. Mylące objaśnienie biskupa i wybór nieprecyzyjnych terminów łacińskich podzieliły poglądy naukowców na temat tego, czy chodziło mu o kulę, czy o dysk, a nawet o coś konkretnego. Znani niedawni uczeni twierdzą, że nauczał kulistej Ziemi. Isidore nie dopuszczał możliwości zamieszkania ludzi na antypodach, uważając je za legendarne i zauważając, że nie ma dowodów na ich istnienie.
Bede Czcigodny!
Mnich Bede (ok. 672–735) napisał w swoim wpływowym traktacie o computus , Rozliczenie czasu , że Ziemia jest okrągła. Wyjaśnił nierówną długość światła dziennego z „okrągłości Ziemi, nie bez powodu nazywa się ją na kartach Pisma Świętego i zwykłej literatury 'kulą świata'. W rzeczywistości jest ustawiona jak kula w środku całego wszechświata." (De temporum ratione, 32). Duża liczba zachowanych rękopisów Rozliczenia czasu, skopiowanych w celu spełnienia karolińskiego wymogu, aby wszyscy księża mieli studiować komputer, wskazuje, że wielu, jeśli nie większość, księży miało kontakt z ideą kulistości Ziemi. Ælfric z Eynsham sparafrazował Bede na staroangielski, mówiąc: „Teraz okrągłość Ziemi i orbita Słońca stanowią przeszkodę w tym, że dzień jest równie długi w każdym kraju”.
Bede był świadomy sferyczności Ziemi, pisząc: „Nazywamy Ziemię kulą, nie tak, jakby kształt kuli wyrażał się w różnorodności równin i gór, ale dlatego, że jeśli wszystkie rzeczy zostaną uwzględnione w zarysie, obwód Ziemi będzie przedstawiają figurę idealnego globu... Bo tak naprawdę jest to kula umieszczona w centrum wszechświata, w swojej szerokości jest jak koło, a nie kołowa jak tarcza, ale raczej jak kula i rozciąga się od jej centrum z idealną okrągłością ze wszystkich stron."
Anania Shirakatsi
Ormiański uczony z VII wieku, Anania Shirakatsi, opisał świat jako „jako jak jajko z kulistym żółtkiem (globus) otoczony warstwą bieli (atmosfera) i pokryty twardą skorupą (niebem).
Astronomia islamska
Astronomia islamska została rozwinięta na podstawie kulistej ziemi odziedziczonej po hellenistycznej astronomii . Islamska rama teoretyczna w dużej mierze opierała się na fundamentalnym wkładzie Arystotelesa ( De caelo ) i Ptolemeusza ( Almagest ), z których obaj opierali się na założeniu, że Ziemia jest kulą i stanowi centrum wszechświata ( model geocentryczny ).
Wcześni uczeni islamscy rozpoznali kulistość Ziemi, co doprowadziło muzułmańskich matematyków do opracowania trygonometrii sferycznej w celu dalszego pomiaru i obliczenia odległości i kierunku od dowolnego punktu na Ziemi do Mekki . To określiło Qibla , czyli muzułmański kierunek modlitwy.
Al-Ma'mun
Około 830 r. kalif al-Ma'mun zlecił grupie muzułmańskich astronomów i geografów zmierzenie odległości od Tadmur ( Palmyra ) do Rakki we współczesnej Syrii. Odkryli, że miasta są oddzielone jednym stopniem szerokości geograficznej, a odległość łuku południka między nimi wynosi 66 2 ⁄ 3 mil, a tym samym obliczyli obwód Ziemi na 24 000 mil (39 000 km).
Inny szacunek podany przez jego astronomów wynosił 56 2 ⁄ 3 mil arabskich (111,8 km) na stopień, co odpowiada obwodowi 40 248 km, bardzo zbliżonemu do dzisiejszych wartości odpowiednio 111,3 km na stopień i 40 068 km obwodu.
Ibn Hazm
Andaluzyjski erudyta Ibn Hazm stwierdził, że dowodem na kulistość Ziemi „jest to, że Słońce jest zawsze ustawione pionowo do określonego miejsca na Ziemi”.
Al-Farghani
Al-Farghānī (złac. Alfraganus) był perskim astronomem z IX wieku zajmującym się pomiarami średnicy Ziemi na zlecenie Al-Ma'muna. Jego oszacowanie podane powyżej dla stopnia (56 2 ⁄ 3 mil arabskich) było znacznie dokładniejsze niż 60 2 ⁄ 3 mil rzymskich (89,7 km) podane przez Ptolemeusza. Krzysztof Kolumb bezkrytycznie użył figury Alfraganusa tak, jakby była w milach rzymskich, a nie arabskich, aby udowodnić, że Ziemia jest mniejsza niż ta, którą zaproponował Ptolemeusz.
Biruni
Abu Rayhan Biruni (973-1048) nową metodę, aby dokładnie obliczyć Ziemi obwód , przez który przybył na wartość, która była blisko do nowoczesnych wartości dla obwodu Ziemi. Jego szacunek 6 339,6 km dla promienia Ziemi był tylko o 31,4 km mniejszy niż współczesna średnia wartość 6 371,0 km. W przeciwieństwie do swoich poprzedników, którzy mierzyli obwód Ziemi obserwując Słońce jednocześnie z dwóch różnych miejsc, Biruni opracował nową metodę obliczeń trygonometrycznych, opartą na kącie między szczytem równinnym a górskim . Dało to dokładniejsze pomiary obwodu Ziemi i umożliwiło jednej osobie pomiar z jednego miejsca. Metoda Biruni miała na celu uniknięcie „przechodzenia przez gorące, zakurzone pustynie”, a pomysł przyszedł mu do głowy, gdy był na szczycie wysokiej góry w Indiach. Ze szczytu góry dostrzegł kąt do horyzontu, który wraz z wysokością góry (którą wcześniej obliczył), pozwolił mu obliczyć krzywiznę Ziemi. Używał także algebry do formułowania równań trygonometrycznych i używał astrolabium do pomiaru kątów.
Według Johna J. O'Connora i Edmunda F. Robertsona,
Istotny wkład do geodezji i geografii wniósł także Biruni. Wprowadził techniki pomiaru Ziemi i odległości na niej za pomocą triangulacji . Odkrył, że promień ziemi wynosi 6339,6 km, co jest wartością nieosiągalną na Zachodzie aż do XVI wieku. Jego kanon masudyjski zawiera tabelę podającą współrzędne sześciuset miejsc, z których prawie wszystkie posiadał bezpośrednią wiedzę.
- Aplikacje
Muzułmańscy uczeni, którzy trzymali się teorii kulistej Ziemi, używali jej do typowego dla islamu celu: obliczenia odległości i kierunku od dowolnego punktu na Ziemi do Mekki . To określiło Qibla , czyli muzułmański kierunek modlitwy.
Kuli ziemskiej (Kura-i-ard) był jednym z prezentów wysyłanych przez perskiego astronoma muzułmanina Jamal-al-Din do Kubilaj Chana „s chińskiego sądu w roku 1267. Został on wykonany z drewna, na których„siedem części wody są reprezentowane w zielony, trzy części lądu w kolorze białym, z rzekami, jeziorami itp.” Ho Peng Yoke zauważa, że „w tamtych czasach nie wydawało się to mieć żadnego ogólnego przemawiania do Chińczyków”.
Europa górno- i późnośredniowieczna
W późnym średniowieczu wiedza astronomiczna w chrześcijańskiej Europie wykraczała poza to, co było przekazywane bezpośrednio od starożytnych autorów poprzez przekaz wiedzy ze średniowiecznej astronomii islamskiej . Wczesnym uczniem takiej nauki był Gerbert d'Aurillac, późniejszy papież Sylwester II .
Św. Hildegarda ( Hildegard von Bingen , 1098–1179), kilkakrotnie przedstawiła kulistą Ziemię w swoim dziele Liber Divinorum Operum .
Johannes de Sacrobosco (ok. 1195 – ok. 1256 ne) napisał słynne dzieło astronomiczne o nazwie Tractatus de Sphaera , oparte na Ptolemeuszu, które dotyczy przede wszystkim sfery nieba. Zawiera jednak wyraźne dowody kulistości Ziemi w pierwszym rozdziale.
Wielu komentatorów scholastycznych Arystotelesa O niebie i Traktatu o sferze Sacrobosco jednogłośnie zgodziło się, że Ziemia jest kulista lub okrągła. Grant zauważa, że żaden autor, który studiował na średniowiecznym uniwersytecie, nie sądził, że Ziemia jest płaska.
Elucidarium od Honoriusza Augustodunensis (ok. 1120), ważny podręcznik dla instrukcji mniejszym duchownych, który został przetłumaczony na Bliskim angielskim , starofrancuskiego , średnio-wysoko-niemieckiego , Starego rosyjskim , Bliskiego niderlandzkim , staronordyckim , islandzki , hiszpański i kilka Włoskie dialekty wyraźnie odnoszą się do kulistej Ziemi. Podobnie fakt, że Bertold von Regensburg (połowa XIII wieku) użył kulistej Ziemi jako ilustracji w kazaniu, pokazuje, że mógł przyjąć tę wiedzę w swoim zborze. Kazanie było wygłaszane po niemiecku, a więc nie było przeznaczone dla uczonych słuchaczy.
Dantego Boska Komedia , napisany w języku włoskim na początku 14 wieku, przedstawia Ziemię jako sfera, omawiając konsekwencje, takie jak różnych gwiazd widocznych na południowej półkuli , zmienionego położenia Słońca i różnych strefach czasowych na Ziemi.
Portugalski eksploracji Afryki i Azji , Columbus „s podróż do Ameryki (1492), a wreszcie, Ferdynand Magellan ” s opłynięcie Ziemi (1519/21) pod warunkiem, praktycznych dowodów globalnego kształtu Ziemi.
Okres wczesnonowożytny
Pierwsza bezpośrednia demonstracja sferyczności Ziemi przybrała formę pierwszego w historii okrążenia, ekspedycji dowodzonej przez portugalskiego odkrywcę Ferdynanda Magellana . Wyprawę sfinansowała korona hiszpańska. 10 sierpnia 1519 r. pięć statków pod dowództwem Magellana wypłynęło z Sewilli . Przekroczyli Ocean Atlantycki , przeszli przez to, co obecnie nazywa się Cieśniną Magellana , przekroczyli Pacyfik i dotarli do Cebu , gdzie Magellan został zabity przez filipińskich tubylców w bitwie. Jego zastępca, Hiszpan Juan Sebastián Elcano , kontynuował wyprawę i 6 września 1522 przybył do Sewilli, kończąc opłynięcie. Karol I z Hiszpanii , w uznaniu jego wyczynu, nadał Elcano herb z mottem Primus circumdedisti me (po łacinie: „Pierwszy obszedłeś mnie ”).
Samo okrążenie nie dowodzi, że Ziemia jest kulista: może być cylindryczna lub nieregularnie kulista, albo nie, może być jednym z wielu innych kształtów. Mimo to, w połączeniu z trygonometrycznymi dowodami formy używanej przez Eratostenesa 1700 lat wcześniej, ekspedycja Magellana usunęła wszelkie uzasadnione wątpliwości w wykształconych kręgach w Europie. The Transglobe Expedition (1979–1982) była pierwszą wyprawą, która dokonała okrążenia okołobiegunowego, podróżując po świecie „pionowo” pokonując oba bieguny obrotu, korzystając wyłącznie z transportu powierzchniowego.
Ming Chiny
Joseph Needham w swojej chińskiej kosmologii donosi, że Shen Kuo (1031-1095) używał modeli zaćmienia Księżyca i Słońca, aby określić okrągłość ciał niebieskich.
Gdyby byli jak piłki, z pewnością przeszkadzaliby sobie nawzajem, kiedy się spotkali. Odpowiedziałem, że te ciała niebieskie z pewnością są jak kule. Skąd to wiemy? Przez przybywanie i zanikanie księżyca. Sam księżyc nie daje światła, jest jak srebrna kula; światło jest światłem słońca (odbitym). Kiedy jasność jest widziana po raz pierwszy, słońce (światło przechodzi prawie) wzdłuż, więc oświetlona jest tylko strona i wygląda jak półksiężyc. Kiedy słońce stopniowo oddala się, światło świeci ukośnie, a księżyc jest w pełni, okrągły jak kula. Jeśli połowa kuli jest pokryta (białym) proszkiem i oglądana z boku, zakryta część będzie wyglądać jak półksiężyc; jeśli patrzy się na nią od przodu, wydaje się okrągła. Dzięki temu wiemy, że ciała niebieskie są kuliste.
Jednak idee Shena nie zyskały powszechnej akceptacji ani uwagi, ponieważ kształt ziemi nie był ważny dla konfucjańskich urzędników, którzy bardziej interesowali się stosunkami międzyludzkimi. W XVII wieku idea kulistej Ziemi, obecnie znacznie rozwinięta przez zachodnią astronomię , ostatecznie rozprzestrzeniła się w Chinach Ming , kiedy misjonarze jezuiccy , zajmujący wysokie stanowiska astronomów na dworze cesarskim, z powodzeniem podważyli chińskie przekonanie, że Ziemia jest płaska. i kwadratowy.
W traktacie Ge zhi cao (格致草) Xiong Mingyu (熊明遇) opublikowanym w 1648 r. pokazano wydrukowany obraz Ziemi jako kuli ziemskiej, z tekstem stwierdzającym, że „okrągła Ziemia z pewnością nie ma kwadratowych rogów”. W tekście wskazano również, że żaglowce mogą powrócić do swojego portu macierzystego po opłynięciu wód Ziemi.
Wpływ mapy jest wyraźnie zachodni, ponieważ tradycyjne mapy kartografii chińskiej zawierały podziałkę kuli na 365,25 stopnia, podczas gdy podziałka zachodnia wynosiła 360 stopni. Warto również zwrócić uwagę na to, że po jednej stronie świata widać wysokie chińskie pagody , podczas gdy po przeciwnej stronie (do góry nogami) znajdowały się europejskie katedry . Przyjęciu europejskiej astronomii, ułatwionemu przez niepowodzenie rodzimej astronomii w osiągnięciu postępu, towarzyszyła sinocentryczna reinterpretacja, która zadeklarowała importowane idee pochodzenia chińskiego:
Astronomię europejską uznano tak bardzo za godną uwagi, że wielu chińskich autorów rozwinęło pogląd, że Chińczycy w starożytności przewidzieli większość nowości przedstawianych przez misjonarzy jako odkrycia europejskie, na przykład okrągłość Ziemi i „niebiańsko kulisty model nośnika gwiazd”. ”. Posługując się umiejętnie filologią, autorzy ci sprytnie reinterpretowali największe dzieła techniczne i literackie starożytności chińskiej. Z tego zrodziła się nowa nauka całkowicie poświęcona demonstracji chińskiego pochodzenia astronomii, a bardziej ogólnie całej europejskiej nauki i technologii.
Chociaż główny nurt nauki chińskiej do XVII wieku utrzymywał pogląd, że Ziemia jest płaska, kwadratowa i otoczona sferą niebieską , pomysł ten został skrytykowany przez uczonego z dynastii Jin, Yu Xi (fl. 307–345), który zasugerował, że Ziemia mogła być kwadratowa lub okrągła, zgodnie z kształtem nieba. Yuan-dynastia matematyk Li Ye (ok. 1192/79) stanowczo twierdził, że Ziemia jest kulista, podobnie jak kształt niebios tylko mniejsze, ponieważ kwadrat Ziemia utrudniłoby ruch nieba i ciał niebieskich w jego ocenie. W XVII-wiecznym traktacie Ge zhi cao do opisu kształtu Ziemi użyto tej samej terminologii, którą uczony ze Wschodniej Han Zhang Heng (78–139 ne) użył do opisania kształtu Słońca i Księżyca (tj. była okrągła jak kula z kuszy , a ta ostatnia miała kształt kuli).
Pomiar i reprezentacja
Geodezja , zwana także geodetyką, to dyscyplina naukowa zajmująca się pomiarami i reprezentacją Ziemi, jej pola grawitacyjnego oraz zjawisk geodynamicznych ( ruch biegunowy , pływy ziemskie i ruch skorupy ziemskiej ) w trójwymiarowej, zmiennej w czasie przestrzeni.
Geodezja zajmuje się przede wszystkim pozycjonowaniem i polem grawitacyjnym oraz geometrycznymi aspektami ich zmian czasowych, chociaż może również obejmować badanie pola magnetycznego Ziemi . Zwłaszcza w niemieckojęzycznym świecie geodezja dzieli się na geomensuration ("Erdmessung" lub "höhere Geodäsie"), która zajmuje się pomiarami Ziemi w skali globalnej, oraz geodezyjne ("Ingenieurgeodäsie"), która zajmuje się pomiarami części powierzchnia.
O kształcie Ziemi można myśleć na co najmniej dwa sposoby;
- jako kształt geoidy , średni poziom morza oceanu światowego; lub
- jako kształt powierzchni lądu Ziemi wznoszącej się i opadającej pod morzem.
Ponieważ geodezja dokładniej mierzyła Ziemię, po raz pierwszy odkryto, że kształt geoidy nie jest idealną kulą, ale przypomina spłaszczoną sferoidę , specyficzny typ elipsoidy . Nowsze pomiary zmierzyły geoidę z niespotykaną dotąd dokładnością, ujawniając koncentrację masy pod powierzchnią Ziemi.
Zobacz też
- Kształty innych ciał astronomicznych
- Sfera niebieska
- Sfery niebieskie
- Promień ziemi
- Obrót Ziemi#Testy empiryczne
- Odległość geograficzna
- Mit płaskiej Ziemi
- Geodezja fizyczna
- Terra Australia
- WGS 84
Bibliografia
Prace cytowane
- Dicks, DR (1970). Wczesna astronomia grecka do Arystotelesa . Ithaca, NY: Cornell University Press. Numer ISBN 978-0-8014-0561-7.
- Needham, Józefie; Wang, Ling (1995) [1959]. Nauka i cywilizacja w Chinach: matematyka i nauki o niebie i ziemi . 3 (przedruk wyd.). Cambridge: Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 0-521-05801-5.
- Neugebauera, Otto E. (1975). Historia starożytnej astronomii matematycznej . Birkhäuser. Numer ISBN 978-3-540-06995-9.
Dalsza lektura
- Janice VanCleave (2002). Nauka Janice VanCleave przez wieki . John Wiley & Synowie. Numer ISBN 9780471208303.
- Menon, CPS (2003). Wczesna astronomia i kosmologia: rekonstrukcja najwcześniejszego układu kosmicznego itp . Whitegishm MT, USA: Kessinger Publishing. Numer ISBN 9780766131040.
- Izaaka Asimowa (1972). Jak odkryliśmy, że Ziemia jest okrągła? . Nowy Jork, Walker. Numer ISBN 978-0802761217.
Zewnętrzne linki
- Mówisz, że ziemia jest okrągła? Udowodnij to (z The Straight Dope )
- NASA – Większość zmian kształtu Ziemi wynika ze zmian klimatu
- Okrągła Ziemia i Krzysztof Kolumb , witryna edukacyjna
- 10 najlepszych sposobów na poznanie, że Ziemia nie jest płaska , witryna edukacji naukowej