书城童书中小学生不可不知的宇宙奥妙
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第18章 量一量地球的三围和体重

我们已经知道了地球的形状,地球的大小和重量呢?

有人可能会说,大小问题好办,测量一下就得了。

事情说起来简单,做起来可不容易。

大家都知道,中国是一个很大的国家,领土面积约960万平方千米,可是地球表面能容纳50多个像我们这样大的国家。时速达800千米的喷气式客机,绕地球飞行一圈,得花费两天两夜又两个小时。

据说,最早测定地球大小的是公元前3世纪下半叶的古希腊科学家埃拉托斯尼。他认定大地是个圆球体,然后选择两个城市——阿斯旺和在阿斯旺正北方向的亚历山大港。6月22日夏至那一天正午,太阳正在阿斯旺天顶上,阳光能够直射到井底,直立的长杆在地面上不留下阴影,而同一时刻在亚历山大城,阳光却照不到井底,可以量出太阳离开天顶有7.2度的角度,相当于整个圆周360度的1/50。这就是说,阿斯旺和亚历山大港之间的距离是整个地球圆周长度的1/50。测量阿斯旺和亚历山大港之间的距离是五千斯台地亚(古代埃及的一种长度单位),埃拉托斯尼于是算出地球的圆周长度是25万斯台地亚(相当于39816千米),同我们现在测得的数据已经非常接近了。

16世纪以后,测量地球大小的方法和次数越来越多,使用的仪器越来越精确,测得的数据也就更接近于真实。

地球的大小通常是用它的直径或半径来表示的。既然地球是一个“扁球”,那么它在赤道方向和两极方向的半径或直径就不会一样。较新的测量结果告诉我们:地球的赤道半径,也就是长半径是6356.863千米,长短半径相差约21千米。

把地球的长短半径(或直径)之差,用赤道半径(或直径)去除,所得的结果叫地球的扁率表示地球在两极方向的扁平程序。扁率等于1/298.3,这就是说,两极半径(或直径)比赤道半径(或直径)短了1/298.3。如果把地球设想成是一个1米直径的球体,两极半径只比赤道半径约短1.7毫米,所以地球比一只橙子还要接近球形,实际上和一个真正的圆球相差无几。它的平均半径是6371.11千米。

知道了地球的半径,就可以推算出地球大小的其他数值:地球的赤道圆周长度大约是40075.69千米,地球的总面积约51000万平方千米。

地球的表面是有山有水、高低不平的,总面积中约有70.8%是海洋,29.2%是陆地,陆地面积里又有1/5左右是沙漠或半沙漠。“世界屋脊”——在我国西藏高原的喜马拉雅山区,它的最高峰珠穆朗玛峰高出海面8882米;地球的最低点在太平洋西部的马里亚纳海沟,它深达11022米。

测得了地球的半径,地球的体积也很容易算出来,是10830亿立方千米,相当于全世界海洋里海水总量的790倍。

地球的大小测定了,现在还要知道“地球的重量”。

严格来说,我们平时所说的物体的重量,是由地球对它的吸引而来,所以“地球的重量”一词是没有意义的。但是,地球同任何其他物体一样都有自己的质量,我们有时所说的“地球的重量”,就指的是地球的质量。

大家都知道应该怎样去求得一个物体的重量,只要用秤去称一下就行了。可是地球实在太大,没有这样大的大秤能够直接去称它。

发现万有引力定律以后,我们找到了几种间接“秤量”地球质量的方法。

1774年以来,对地球的“秤量”重复了好多次,开始数值偏小,以后越来越精确。今天我们已经测知地球的质量是595后面跟19个零那么多的吨数,或者说,大约60万亿亿吨!

这个数字已经不是“毛估”,而是相当精确了。

用体积除以质量,就是地球的平均密度。地球的平均密度——单位体积的质量是每立方米5.2吨或每立方厘米5.2克,相当于水的密度的5.52倍。

知识链接:地球是怎么来的

约在50亿年以前,银河系中存在着一块太阳星云,它是一团尘气的混合物。在它的引力收缩中,温度和密度都逐渐增加,尤其在自转轴附近更是如此。于是,在星云的中心部分便形成了原始的太阳。

也就是说,99%以上的物质向中心聚合成为太阳,周围还有部分散落的物质碎片围绕着太阳旋转,经过很长一段时间的碰撞和引力作用,散落的碎片逐渐聚合成了九大行星。但那时的地球只是一团混沌的物质,又经过了几十万年,物质逐渐冷却凝固,形成了地球的初步形态。在太阳系形成之初,围绕核心旋转的灰尘颗粒先变成小的岩石,然后像滚雪球一样,变成更大的圆石,叫做微星。许多微星相互撞击,最终组成4颗内层岩石行星:水星、金星、地球和火星以及几个围绕“大气团”的岩石核心星:木星、土星、天王星和海王星。