[宝典]人类对地球形状的认识过程

[宝典]人类对地球形状的认识过程 人类对地球形状的认识大致经历了这样一个过程: 古时候的人,由于活动的范围很小,只看到自己生活地区的一小块地方,因此单凭直觉,就产生了种种有关"天圆地方"的说法.例如,我国早在两千多年前的周代,就有"天圆如张盖,地方如棋局(棋盘)"的盖天说.古代埃及人认识,天像一块穹窿形的天花板,地像一个方盒.俄罗斯人则认为,大地像一块盾牌,由三条巨鲸用背驮着,漂游在茫茫的海洋里.印度人也有类似的传说,不过他们认为驮着这块大地的,不是巨鲸,而是站在海龟背上的三头大象.大象动一动,便引起地震 地球的形状与大小 着生产技术的发展,人类活动范围的扩大和各种知识的积累,人们逐渐认识到,大地在大范围内不可能是平坦的,而应该是弯曲呈弧形的.因为在海边看离岸的船,先是船身隐没,然后才是桅帆.在陆地上旅行的人,如果向北走去,一些星星就会在南方的地平线上消失,另外一些星星却在北方的地平线上出现.如果向南走去,情况就相反.这些现象,只有大地是弧形的才好解释. 古希腊著名的科学家,哲学家亚里士多德才第一次对大地是球形作出了论证.他观察天象,从月食时地球在月球上的投影等现象中,推断大地的形状为球形.当时,一些持反对意见的人便提出:如果大地真是圆球状的,为什么住在地球另一端的人,没有掉向下面的空中呢 那时候,由于人们还不懂得有地心引力,要回答这个问题是很难的. 15,16世纪的地理大发现,特别是1519-1521年,麦哲伦率领的一支船队,环绕地球航行一周成功,这为大地是球形提供了有力的证据.明朝末年,西方传教士利玛窦,汤若望等来到我国,介绍了天文,地理,数学等科学知识,我国才出现"地球"这个译名 随着测量技术的不断进步,特别是人造地球卫星的利用,现在测得的地球赤道半径为6378千米,极半径为6356千米,两者相差为21千米,赤道周长4万千米. 如果我们把这个庞大的地球,缩小制成一个直径1米的地球仪,赤道半径只比极半径长1毫米多,这点微小差别,在地球仪上是表示不出来的,所以我们使用的地球仪都还是正圆形的.简单说: 天圆地方 天圆如张盖,地方如棋局 大地不是平的 麦哲伦环球航行，地球是圆的 人造地球卫星照片，地球是球体 古时候 人们认为天圆地方 后来 人们又认为大地弯曲呈弧形 公元前500年前后 毕达哥拉斯设想大地是球形 约100年后 亚里士多德通过月食推断大地是球形 我国东汉年间 张衡提出“地如鸡中黄” 15—16世纪 麦哲伦通过环球航行证实大地是球形 17世纪 牛顿推断地球为扁球体 卡西尼认为地球是个长球体 18世纪 法国科学家测量出地球为扁球体 现在 赤道半径为6378140米，极半径6356755米，扁率为1/298.2 人类在长期生产实践中，对于地球形状的认识经历了反复曲折的过程。当初人们确认地球的形状为圆球形，这是一个认识上的进步，有人比喻为第一级近似。到18 世纪末，人们普遍认识到地球为极轴方向扁缩的椭球，这是第二级近似。为了数学上计算方便，来代表地球的形状。所谓旋转椭球体是将一个椭圆以它的短轴为轴旋转而成的球体。地球因自转而变扁，这符合逻辑和事实，但地球不是流体，所以旋转椭球体的光滑表面并不完全和地球真实形状一致。地球表面有大陆和海洋，地势有高有低，其形状是非常不规则的。后来通过重力测量采用“大地水准体”(Geoid)这个概念来代表地球的形状，这是第三级近似。 大地水准体是指由平均海面所封闭的球体形状。海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面，这个曲面叫大地水准面。由于地球表面有71,为海洋所占据，所以在一定程度上讲，大地水准面代表了地球的形状，而且这个面是一个实际存在的面。但它仍然是介于旋转椭球体和地球真实形状之间的一个中间形态。 近年来，由于人造卫星等空间技术的发展，大大地推动了关于地球形状的深入研究，取得了一些新的数据。概括说来，有以下几个方面的认识: (1)大地水准面不是一个稳定的旋转椭球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可达100m以上; (2)地球赤道横截面不是正圆形，而是近似椭圆形，长轴指向西经20?和东经160?方向，长短轴之差为430m; (3)赤道面不是地球的对称面，从包含南北极的垂直于赤道平面的纵剖面来看，其形状与标准椭球体相比较，位于南极的南极大陆比基准面凹进24m;而位于北极的没有大陆的北冰洋却高出基准面14m。同时，从赤道到南纬60?之间高出基准面，而从赤道到北纬45?之间低于基准面。用夸大了的比例尺来看，这一形状是一个近似“梨”的形状。这一认识是到目前为止对于地球认识的一个新阶段。这种认识 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 地球的形状及反映这种形状的内部物质状态还未达到稳定平衡状态。当然，今后卫星测量还必须结合大地测量、重力测量和天文测量等综合手段，才能获得进一步精确的数据。 人类对地球形状认识趣谈 山东郓城第一中学地理组 刘海荣 现在人们对地球的形状已有了一个明确的认识:地球并不是一个正球体，而是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。但得到这一正确认识却经过了相当漫长的过程。在我国，早在二千多年前的周朝，就存在着一种“天圆如张盖、地方如棋局”的盖天说。随着生产技术的发展，人类活动范围的扩大，各种知识的积累，人们终于发现，有一些客观现象是无法用早期的那种直观而质朴的观念来解释的。实践迫使人们不得不修改原来的错误观念，于是便有人提出了拱形大地的设想。这就产生了“浑天说”。著名的汉朝科学家张衡在所作的《浑天仪注》中写道:“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。” 公元前3世纪，球形大地的观念就已经产生，但这毕竟没有直接的证据，所以人们对此并没形成共识。直到1519年,1522年，葡萄牙人麦哲伦率领的船队完成环球航行，进一步证实地球确实是个球体。从此，人们才一把我们居住的“大地”称为“地球”。麦哲伦环球航行的实现，是人类最终证实地球是个大圆球的里程碑。当时西班牙国王送给航海家们一个最好的礼物，就是一个人类共同拥有，然而又不被人们真正认识的彩色地球的模型??地球仪。上面刻着一行寓意深刻的题字??“你首先拥抱了我”。 大地是圆球形状，到了16世纪，已经没有什么可以争论的了。但人类对地球形状的认识，并没有终止。地球是个怎样的球体呢，是浑圆体还是椭圆体，是扁球体还是长球体，是规则的还是不规则的, 英国著名物理学家牛顿于17世纪80年代提出了万有引力定律。他从这个理论出发，提出地球由于绕轴自转，因而就不可能是正球体，而只能是一个两极压缩，赤道隆起，像桔子一样的扁球体。也就是说地球的半径随纬度的增加而变短，赤道的半径最长，极半径最短。法国天文学家里希尔在南美洲进行天文观测时发现，摆钟是受地面重力作用才摆动的，在法国巴黎和在南美洲摆动的周期不同。他认为这是因地面上重力不同引起的，并进而说明地面重力变化的情况。他的推测与牛顿的理论完全吻合，里希尔便正式提出了自己的结论。可是当时的巴黎科学院的权威接受不了地面重力会有变化的客观事实。在地球形状上，反对牛顿理论的代表人物，是当时巴黎科学院所属的巴黎天文台第一任台长卡西尼父子。他们曾对从巴黎到其以北的城市敦刻尔刻之间的子午线进行过很不精确的弧度测量。他们的测量结果与里希尔的结论完全相反。因而伏尔泰在文章里说:“关于地球的形状，在伦敦认为是个桔子，而在巴黎却把它想象成一个西瓜。” 到了18世纪30年代，关于地扁和地长的争论更加激化。法国巴黎科学院分为两派，拥护牛顿在理论上确定的扁球学说的人，在科学院内形成了强大的力量。为了解决这个争端，法国国王路易十四派出两个远征队，再一次去实测子午线的弧度。一个队到北纬66度的拉普兰地区，另一队远涉重洋到南美洲的秘鲁地区(南纬2度)。这是18世纪科学史上一大壮举。南美远征队经过10年工作，才回到巴黎。这次精密的子午线测量结果一公布，便轰动了巴黎科学院，也轰动了整个科学界，因为他们用事实证明了牛顿的扁球说理论是完全正确的。为此伏尔泰风趣地写道:两个远征队用最雄辩的事实，“终于把两极和卡西尼都一起压下去了”。 最早算出地球大小的，应该说是公元前3世纪的希腊地理学家埃拉托斯特尼。他成功地用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长，算出地球的周长约为25万希腊里(39600千米)，与实际长度只差340千米，这在2000多年前实在是了不起的。 20世纪50年代后，科学技术发展非常迅速，为大地测量开辟了多种途径，高精度的微波测距，激光测距，特别是人造卫星上天，再加上电子计算机的运用和国际间的合作，使人们可以精确地测量地球的大小和形状了。通过实测和分析，终于得到确切的数据:地球的平均赤道半径为6738.14千米，极半径为 6356.76千米，赤道周长和子午线方向的周长分别为40075千米和39941千米。测量还发现，北极地区约高出18.9米，南极地区则低下24,30米。看起来，地球形状像一只梨子:它的赤道部分鼓起，是它的“梨身”;北极有点放尖，像个“梨蒂”;南极有点凹进去，像个“梨脐”，整个地球像个梨形的旋转体，因此人们称它为“梨形地球”。确切地说，地球是个三轴椭球体。 《人类认识地球的历史》教学设计 教学背景分析: 本课是学生学习地球概貌等知识后，虽然对地球有很多感性认识，但是对于地球的直观感受和间接资料实际上是通过不同认识方法和认识手段获得的。因此，本课的教学以人类认识地球的历程为主线索展开，经历“平面?凸面?球体赤道略鼓、两极稍扁的不规则的球体”的学习过程，让学生了解认识地球的形状的过程是一个漫长的过程，从而不断发展学生的认识，体验认识过程，发展认识事物的能力;教学中以学生身边的事物——书本和笔作为模拟实验的材料，大大简化了实验 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，从而使每一位学生参与到每一次活动中来。 教学目标: 1、知识与能力: a)了解人类认识地球形状的漫长历程; b)知道不同时期人们对地球有不同的认识。 2、过程与方法: 由直观感觉到理性模拟实证，逐渐认识地球的形状。学习认识事物的两种视角。 3、情感态度和价值观: 知道人类对客观事物的认识是无穷尽的，以及科学技术的发展对人类生产和生活的重要性，培养学生认真学习的态度和探求科学奥秘的志趣。 教学重点: 人类认识地球形状过程中的假设与实证。 教学难点: 通过学习体会出人类对自然事物的认识要经历一个漫长的过程。 教学准备: 学生准备:人类对地球认识的相关资料。 教师准备:相关课件(1、2)与资料 板书设计: 教学过程设计: 程序 教师活动 学生活动 设计意图 谈话:人类最古老、最年轻的科学，大概莫过于天文学和宇宙学了。很难想象当我们的祖先刚 刚直立起来的时候，面对如此浩瀚而辽阔、深邃而宏大的天空，该会发出怎样的惊叹和疑问， 明确研究对激起怎样的遐思和浮想。人类对大自然的一切认识，都是从地球开始的。说起地球，我们心中 象:宇宙?太就会涌起无限温热的感情。虽然在茫茫宇宙中，地球只能算得上沧海一粟，但她却是我们人类 阳系?地球 可爱的故乡，唯一的家园。作为地球的儿女，我们对于这颗养育自己的行星又有多少了解呢, 谈对地球的引入 认识:形状、 生命、颜色等研究视角: 等 从地球外看地 照片。外太空球 拍摄。 [问题]在古代人眼中地球是什么样的, 研究视角: 讲解:天圆地方说 从地球内看地古印度人的地球观。 球 描述古印度(一) [问题]这种认识有无科学依据, 人地球观 视线范围限制 地球是 [图片]古代巴比伦人的生活环境。 没有科学依导致错误理解 个平面 据 [问题]古巴比伦人看海洋和大地感觉是什么形状的, 地球是平面 小结:最早人们认为地球是一个平面。 地平天圆(天 圆地方) 讲解:覆盆说 从帆船现象对[过渡]随着科学的进步，人们可以驾驶帆船出海。 地球是平面质 远航船只船 [图片]帆船出海船帆变化图 疑 身先消失 [问题]你发现什么现象, 归航船只桅 (二) 杆先出现 如果地是平的会是这样的现象吗?能证明吗? 反证法 思考讨论,得地球是出结论。 个曲面 [模拟]书本-地面，笔杆-船身，笔头-桅杆 实验得出地面如果是平的，不是平面而是船身和桅杆[结论] 总结得出结论。 曲面 都不会消失。 因此，地面不 是平的。 [问题]究竟是凸面还是凹面,能不能用事实说明, 曲面的两种可 能:凸面和凹[演示]用书本模拟 [活动]用书面 (三) 本模拟 [结论] 总结得出结论。 用书本来模拟地面是 证明地面是凸个凸面 面 [结论]地面 是凸面 [过渡]随着航海事业的发展，人们可以做远距离航行。例如1519年，麦哲伦从西班牙出发一 直向西，却回到了西班牙。 (四) [问题]地球如果仅仅只是一个凸面能回到出发地吗? [活动]用书从凸面到一个地球是[结论]总结得出结论。 本模拟 封闭的体 封闭体 [结论]地面 是闭合的 [出示]将书本卷起，成一个圆柱体。 不是的 封闭体种类考 证 [问题]地球就是这个样子的吗?(圆柱体) (五) [演示]向不同的方向运动能否回到出发点, [结论]地球地球是是球体 个球体 [结论] 太阳、月亮等 [问题]从外太空看地球是球形的，但古代的人只能在地球上看天空，人们看到了什么,它们是 外视角:从地 什么形状的, 圆的 球上看月亮和 太阳 [总结]投影面是圆的，其形状可能是球体;如果从各个角度看到的投影面都是圆的，则可以证 明是球体。 引出:从外视 角看地球 [出示]鸡蛋、乒乓球。 [问题]地球像乒乓球呢,还是像鸡蛋? [结论]有点内视角的局限[总结]不识庐山真面目，只缘身在此山中。 像球形 性 [问题]太阳、月亮以及其他行星又是什么形状呢, 你凭借哪些证据确定它是球体, [结论]很像 [模拟]月食 正球体 类比其他天体 [问题]知道这种现象叫什么吗, 球体 引出月食现 象 古代人认为天狗把月亮吃了，真的吗, 从地球上的 如何形成的呢, 观察 [提示]太阳、月亮和地球在特殊的位置时发生的。 [要点]月亮为什么是亮的, 月食，天狗吃 为什么有一部分变黑了, 月 是什么遮住它了, 错误的，没有 遮住的那部分是什么形状, 天狗 [总结]地球作为球体它的投影面就是圆形的。其实最早亚里士多德就是从月食现象证实地球是 个球体。 [讨论] [过渡]怎样才能揭开它的真面目,人们最初从高空气球上观看地球(展示图片)，随着科技的 以地球的形状 发展人们又把卫星、载人飞船送入太空，从卫星发回的照片上终于直观而形象的展示了地球的解释月食现真面目——球体(展示各种卫星拍摄的图片)。 反射了太阳象。 光 以月食现象证 明地球的形光被遮住了 状。 地球 圆形 引出外视角研 究科技发展与 科学进步的相 互作用 [图片]看上去的确很像正球体，后来经过卫星的精密测定发现地球是一个两极稍扁，赤道略鼓 科技发展与科 的不规则球体。赤道半径是6378千米，赤道周长为4万千米，两极半径是6457千米，比赤道学 (六) 少了27千米。 进步的相互作地球是 [问题]为什么我们看上去还是很像正球体, 用 不规则 球体 因为地球太[结论]赤道略鼓，两极稍扁的不规则球体。 大了 [问题]了解了什么,通过哪些方法获得了这些知识, 归纳认识过程小结 和认识方法 [总结] 学习评价:根据学生资料搜集情况，以及分析资料的能力来进行评价。