人類對地球形狀的認識過程

1、人類對地球形狀的認識大致經歷了這樣一個過程：古時候的人，由于活動的范圍很小，只看到自己生活地區(qū)的一小塊地方，因此單憑直覺，就產生了種種有關"天圓地方”的說法.例如，我國早在兩千多年前的周代，就有“天圓如張蓋，地方如棋局（棋盤）"的蓋天說.古代埃及人認識，天像一塊穹窿形的天花板，地像一個方盒.俄羅斯人則認為，大地像一塊盾牌，由三條巨鯨用背馱著，漂游在茫茫的海洋里.印度人也有類似的傳說，不過 他們認為馱著這塊大地的，不是巨鯨，而是站在海龜背上的三頭大象 .大象動一動，便引起地震 地球的形狀與大小著生產技術的發(fā)展，人類活動范圍的擴大和各種知識的積累，人們逐漸認識到，大地在大范圍內

2、不可能是平坦的，而應該是彎曲呈弧形的.因為在海邊看離岸的船，先是船身隱沒，然后才是 桅帆.在陸地上旅行的人，如果向北走去，一些星星就會在南方的地平線上消失，另外一些星星卻在北方的地平線上出現(xiàn).如果向南走去，情況就相反.這些現(xiàn)象，只有大地是弧形的才好解釋 . 古希臘著名的科學家，哲學家亞里士多德才第一次對大地是球形作出了論證 .他觀察天象，從 月食時地球在月球上的投影等現(xiàn)象中，推斷大地的形狀為球形.當時，一些持反對意見的人便提出：如果大地真是圓球狀的，為什么住在地球另一端的人，沒有掉向下面的空中呢.那時候，由 于人們還不懂得有地心引力 ，要回答這個問題是很難的.15,16世紀的地理大發(fā)現(xiàn)，特別是

3、1519-1521年，麥哲倫率領的一支船隊，環(huán)繞地球航行一周成 功,這為大地是球形提供了有力的證據(jù)期朝末年，西方傳教士利瑪竇，湯若望等來到我國，介紹了天文，地理,數(shù)學等科學知識，我國才出現(xiàn)"地球”這個譯名隨著測量技術的不斷進步，特別是人造地球衛(wèi)星的利用，現(xiàn)在測得的地球赤道半徑為6378千米,極半彳仝為6356千米，兩者相差為21千米，赤道周長4萬千米.如果我們把這個龐大的地球 ，縮小制成一個直徑1米的地球儀，赤道半徑只比極半徑長 1毫米 多,這點微小差別，在地球儀上是表示不出來的，所以我們使用的地球儀都還是正圓形的.簡單說：大圓如張蓋，地方如棋局大地不是平的八地球是圓的照片，地球是球

4、體古時候人們認為天圓地方后來人們又認為大地彎曲呈弧形/公元前500年前后畢達哥拉斯設想大地是球形/約100年后亞里士多德通過推斷大地是球形/我國東漢年間提出地如雞中黃”15 16世紀 麥哲倫通過環(huán)球航行證實大地是球形17世紀牛頓推斷地球為扁球體卡西尼認為地球是個長球體18世紀法國科學家測量出地球為扁球體現(xiàn)在赤道半徑為6378140米，極半徑6356755米，扁率為1/人類在長期生產實踐中，對于地球形狀的認識經歷了反復曲折的過程。當初人們確認地球的形狀為圓球形,這是一個認識上的進步，有人比喻為第一級近似。到 18 世紀末，人們普遍認識到地球為極軸方向扁縮的橢球，這是第二級近似。為了數(shù)學上計算方便

5、，來代表地球的形狀。所謂旋轉橢球體是將一個橢圓以它的短軸為軸旋轉而成的球體。地球因自轉而變扁，這符合邏輯和事實，但地球不是流體，所以旋轉橢球體的光滑表面并不完全和地球真實形狀一致。地球表面有大陸和海洋， 地勢有高有低，其形狀是非常不規(guī)則的后來通過重力測量采用“大地水準體" (Geoid)這個概念來代表地球的形狀，這是第三級近似。，大地水準體是指由平均海面所封閉的球體形狀。海面上的重力位各處都是相等的，即海面在重力作用 下是一個等位面，把這個等位面延伸通過大陸，就形成一個封閉曲面，這個曲面叫大地水準面。由于地球 表面有71 %為海洋所占據(jù)，所以在一定程度上講，大地水準面代表了地球的形狀

6、，而且這個面是一個實際 存在的面。但它仍然是介于旋轉橢球體和地球真實形狀之間的一個中間形態(tài)。近年來，由于人造衛(wèi)星等空間技術的發(fā)展，大大地推動了關于地球形狀的深入研究，取得了一些新的 數(shù)據(jù)。概括說來，有以下幾個方面的認識：(1)大地水準面不是一個穩(wěn)定的旋轉橢球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可達100m以上;(2)地球赤道橫截面不是正圓形，而是近似橢圓形，長軸指向西經20。和東經160。方向，長短軸之差為 430m;/(3)赤道面不是地球的對稱面，從包含南北極的垂直于赤道平面的縱剖面來看，其形狀與標準橢球體相比較，位于南極的南極大陸比基準面凹進24m；而位于北極的沒有大陸的北冰洋卻高出基準面

7、14m同時，從赤道到南緯60。之間高出基準面，而從赤道到北緯45。之間低于基準面。用夸大了的比例尺來看， 這一 形狀是一個近似“梨”的形狀。這一認識是到目前為止對于地球認識的一個新階段。這種認識說明地球的 形狀及反映這種形狀的內部物質狀態(tài)還未達到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。當然，今后衛(wèi)星測量還必須結合大地測量、重力測量和天文測量等綜合手段，才能獲得進一步精確的數(shù)據(jù)。人類對地球形狀認識趣談山東郛城第一中學地理組劉海榮/現(xiàn)在人們對地球的形狀已有了一個明確的認識：地球并不是一個正球體，而是一個兩極稍扁，赤道 略鼓的不規(guī)則球體。但得到這一正確認識卻經過了相當漫長的過程。在我國，早在二千多年前的周朝，就 存在著一種“

8、天圓如張蓋、地方如棋局”的蓋天說。隨著生產技術的發(fā)展，人類活動范圍的擴大，各種知 識的積累，人們終于發(fā)現(xiàn)，有一些客觀現(xiàn)象是無法用早期的那種直觀而質樸的觀念來解釋的。實踐迫使人 們不得不修改原來的錯誤觀念，于是便有人提出了拱形大地的設想。這就產生了 “渾天說”。著名的漢朝 科學家張衡在所作的渾天儀注中寫道：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內，天大 而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮?！惫?世紀，球形大地的觀念就已經產生，但這畢竟沒有直接的證據(jù)，所以人們對此并沒形成共 識。直到1519年1522年，葡萄牙人麥哲倫率領的船隊完成環(huán)球航行，進一步證實地

9、球確實是個球體:、 從此，人們才一把我們居住的“大地”稱為“地球”。麥哲倫環(huán)球航行的實現(xiàn)，是人類最終證實地球是個 大圓球的里程碑。當時西班牙國王送給航海家們一個最好的禮物，就是一個人類共同擁有，然而又不被人 們真正認識的彩色地球的模型地球儀。上面刻著一行寓意深刻的題字“你首先擁抱了我”。大地是圓球形狀，到了 16世紀，已經沒有什么可以爭論的了。但人類對地球形狀的認識，并沒有終 止。地球是個怎樣的球體呢，是渾圓體還是橢圓體，是扁球體還是長球體，是規(guī)則的還是不規(guī)則的？英國著名物理學家牛頓于 17世紀80年代提出了萬有引力定律。他從這個理論出發(fā)，提出地球由于 繞軸自轉，因而就不可能是正球體，而只能是

10、一個兩極壓縮，赤道隆起，像桔子一樣的扁球體。也就是說 地球的半徑隨緯度的增加而變短，赤道的半徑最長，極半徑最短。法國天文學家里希爾在南美洲進行天文 觀測時發(fā)現(xiàn)，擺鐘是受地面重力作用才擺動的，在法國巴黎和在南美洲擺動的周期不同。他認為這是因地 面上重力不同引起的，并進而說明地面重力變化的情況。他的推測與牛頓的理論完全吻合，里希爾便正式 提出了自己的結論?？墒钱敃r的巴黎科學院的權威接受不了地面重力會有變化的客觀事實。在地球形狀上,反對牛頓理論的代表人物，是當時巴黎科學院所屬的巴黎天文臺第一任臺長卡西尼父子。他們曾對從巴黎 到其以北的城市敦刻爾刻之間的子午線進行過很不精確的弧度測量。他們的測量結果與

11、里希爾的結論完全 相反。因而伏爾泰在文章里說：“關于地球的形狀，在倫敦認為是個桔子，而在巴黎卻把它想象成一個西 瓜?！钡搅?18世紀30年代，關于地扁和地長的爭論更加激化。法國巴黎科學院分為兩派，擁護牛頓在理 論上確定的扁球學說的人，在科學院內形成了強大的力量。為了解決這個爭端，法國國王路易十四派出兩 個遠征隊，再一次去實測子午線的弧度。一個隊到北緯66度的拉普蘭地區(qū)，另一隊遠涉重洋到南美洲的秘 魯?shù)貐^(qū)（南緯2度）。這是18世紀科學史上一大壯舉。南美遠征隊經過10年工作，才回到巴黎。這次精密的子午線測量結果一公布，便轟動了巴黎科學院，也轟動了整個科學界，因為他們用事實證明了牛頓的 扁球說理論是

12、完全正確的。為此伏爾泰風趣地寫道：兩個遠征隊用最雄辯的事實，“終于把兩極和卡西尼 都一起壓下去了”。最早算出地球大小的，應該說是公元前3世紀的希臘地理學家埃拉托斯特尼。他成功地用三角測量法測量了阿斯旺和亞歷山大城之間的子午線長，算出地球的周長約為25萬希臘里（39600千米），與實際長度只差340千米，這在2000多年前實在是了不起的。20世紀50年代后，科學技術發(fā)展非常迅速，為大地測量開辟了多種途徑，高精度的微波測距，激光 測距，特別是人造衛(wèi)星上天，再加上電子計算機的運用和國際間的合作，使人們可以精確地測量地球的大 小和形狀了。通過實測和分析，終于得到確切的數(shù)據(jù)：地球的平均赤道半徑為千米，極

13、半徑為千米，赤道 周長和子午線方向的周長分別為 40075千米和39941千米%測量還發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)約高出米，南極地區(qū)則 低下2430米?？雌饋?，地球形狀像一只梨子：它的赤道部分鼓起，是它的“梨身”；北極有點放尖，像 個“梨蒂”；南極有點凹進去，像個“梨臍”，整個地球像個梨形的旋轉體，因此人們稱它為“梨形地球”確切地說，地球是個三軸橢球體。,人類認識地球的歷史教學設計教學背景分析：本課是學生學習地球概貌等知識后，雖然對地球有很多感性認識，但是對于地球的直觀感受和間接資 料實際上是通過不同認識方法和認識手段獲得的。因此，本課的教學以人類認識地球的歷程為主線索展開，經歷“平面-凸面-球體赤道略鼓、

14、兩極稍扁的不規(guī)則的球體”的學習過程，讓學生了解認識地球的形狀 的過程是一個漫長的過程，從而不斷發(fā)展學生的認識，體驗認識過程，發(fā)展認識事物的能力；教學中以學 生身邊的事物一一書本和筆作為模擬實驗的材料，大大簡化了實驗要求，從而使每一位學生參與到每一次 活動中來。教學目標：1、知識與能力：a) 了解人類認識地球形狀的漫長歷程；b)知道不同時期人們對地球有不同的認識。2、過程與方法：由直觀感覺到理性模擬實證，逐漸認識地球的形狀。學習認識事物的兩種視角。3、情感態(tài)度和價值觀：知道人類對客觀事物的認識是無窮盡的，以及科學技術的發(fā)展對人類生產和生活的重要性，培養(yǎng)學生 認真學習的態(tài)度和探求科學奧秘的志趣。教

15、學重點：人類認識地球形狀過程中的假設與實證。教學難點：通過學習體會出人類對自然事物的認識要經歷一個漫長的過程。教學準備：學生準備：人類對地球認識的相關資料。教師準備：、）與資料板書設計：人類認需地球的歷史假設 平面凸面球體實證 赤道略鼓、兩極稍扁的不規(guī)則的球體教學過程設計:程序教師活動學生活動設計意圖炎話：人類最古老、最年輕的科學，大概莫過于天文學和宇宙學了。很難想象當我們的祖先剛剛 直立起來的時候，面對如此浩瀚而遼闊、深邃而宏大的天空，該會發(fā)出怎樣的驚嘆和疑問，激起 怎樣的遐思和浮想。人類對大自然的一切認識，都是從地球開始的。說起地球，我們心中就會涌明確研究對星無限溫熱的感情。雖然在茫茫宇宙

16、中，地球只能算得上滄海一粟，但她卻是我們人類可愛的故象：宇宙太鄉(xiāng)，唯一的家園。作為地球的兒女，我們對于這顆養(yǎng)育自己的行星又有多少了解呢？陽系-地球引入'談對地球的認識：形狀、生命、顏色等研究視角：等從地球外看地照片。外太空球拍攝。問題在古代人眼中地球是什么樣的？研究視角：并解：天圓地方說從地球內看地（一）與印度人的地球觀。描述古印度球問題:這種認識有無科學依據(jù)？/人地球觀視線范圍限制0平面圖片古代巴比倫人的生活環(huán)境。/沒有科學依據(jù)導致錯誤理解問題古巴比倫人看海洋和大地感覺是什么形狀的？地球是平面小結：最早人們認為地球是一個平面。地平天圓（天圓地方）（二）“球是 0曲面并解：覆盆說過渡隨

17、著科學的進步，人們可以駕駛帆船出海。/圖片帆船出海船帆變化圖/問題你發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？/如果地是平的會是這樣的現(xiàn)象嗎 ？能證明嗎？模擬書本-地面，筆桿-船身，筆頭-桅桿結論總結得出結論。遠航船只船 身先消失歸航船只桅 桿先出現(xiàn)思考討論，得 出結論。如果是平的， 船身和桅桿 都不會消失。因此，地面不 是平的。從帆船現(xiàn)象對 地球是平面質 疑反證法實驗得出地面 不是平面而是 曲面（三）如是問題究竟是凸面還是凹面？能不能用事實說明？演示用書本模擬結論總結得出結論?；顒佑脮?本模擬結論地面 是凸面曲面的兩種可 能：凸面和凹 面用書本來模擬 證明地面是凸 面（四）Q球是，寸閉體過渡隨著航海事業(yè)的發(fā)展，人們可以

18、做遠距離航行。例如1519年，麥哲倫從西班牙出發(fā)一直向珥，卻回到了西班牙。問題地球如果僅僅只是一個凸面能回到出發(fā)地嗎？結論總結得出結論?；顒佑脮?本模擬結論地面 是閉合的從凸面到一個封閉的體（五）Q球是F球體出示將書本卷起，成一個圓柱體。問題地球就是這個樣子的嗎?（圓柱體）/演示向不同的方向運動能否回到出發(fā)點？/結論不是的結論地球 是球體封閉體種類考 證問題從外太空看地球是球形的，但古代的人只能在地球上看天空，人們看到了什么？它們是什么形狀的？總結投影面是圓的，其形狀可能是球體；如果從各個角度看到的投影面都是圓的，則可以證明 是球體。出示雞蛋、乒乓球。/問題地球像乒乓球呢？還是像雞蛋 ？總結不識廬山真面目，只緣身在此山中。問題太陽、月亮以及其他行星又是什么形狀呢？爾再借哪些證據(jù)確定它是球體？模擬月食問題知道這種現(xiàn)象叫什么嗎？與代人認為天狗把月亮吃了，真的嗎？如何形成的呢？提示太陽、月亮和地