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“圆”和“扁”的争论

        作为圆球形体的“地球”被发现了。但它是怎样的球形体?当时人们还是不很清楚。有人说地球应该是个滚瓜溜圆的正球体,因为圆是最完美的形态。有人说地球应该是鸡蛋一样的长球体,两极处凸起,因为蛋是一切生命之源。而英国科学家牛顿则根据他的力学观点,断定地球是一个两极较扁,腰部凸出的球体。
        牛顿的论断是由一次偶然发现引发的。1672年,法国的一位天文工作者到南美洲圭亚那(西经52.5°,北纬5°)做天文观测,发现从法国巴黎(东经2.2°,北纬48.8°)带来的一架最准确的摆钟走慢了。开始,他还以为是摆钟出了毛病,但后来,当他回到巴黎后,这架摆钟却又恢复了正常,经检查,摆钟没有任何毛病。既然不是摆钟本身的毛病,那为什么会出现这种情况呢?当时,对这个问题没有人能做出圆满的回答。
        牛顿(同时还有荷兰科学家惠更斯)首先用这个事实说明地球是一个椭球体。他认为,地球由于自转产生惯性离心力,越靠近赤道,由于自转半径较大,则惯性离心力也就越大,地球物质便有向赤道部分移动的趋势。正像我们转动伞柄,伞就会自动张开那样。结果,地球就形成赤道部分向外凸出的椭球体。正因为地球是这样的椭球体,赤道附近的圭亚那比北纬48.8°的巴黎距离地球中心较远,这样,摆钟被带到圭亚那后,它所受的重力减小了,摆钟的摆动周期便会延长,所以摆钟就走慢了。
        这种见解很有道理,但它毕竟属于思辩性的推断,不能作为一种科学定论公之于众。为了证实这种结论的正确性,后来法国科学院派出两支测量队,分别到北极圈附近的瑞典拉普兰地区和赤道附近的秘鲁地区实测子午线(即经线)弧段的长度。其结果是,北极圈附近的一度子午线弧段较赤道附近一度子午线弧段稍长。这就证明了牛顿的见解是正确的。事实上,赤道半径较两极半径长21.5公里。
        规则的椭球体,其经线圈都是椭圆,而纬线圈都是正圆。但后来发现,地球不是规则的椭球体,即它的纬线圈和赤道并非正圆。赤道直径,在东经 15°到西经165°方向为长轴,在东经105°到西经75°方向为短轴。但二者相差只有430米,这和地球半径相比是微不足道的。这样,通过地心到地表就有3根不等长的轴,所以人们又称地球是三轴椭球体。
        现在根据人造地球卫星测得的地球形状是,它的南北两半球也不对称。北半球较为瘦长,北极略高出理想椭球体18.9米;南半球较为胖短,南极略低于理想椭球体25.8米。地球又有点像“梨形”。不过,这个差异就更小,南北极两半径仅相差40余米。
        因此,总的说来,地球是一个不太规则的椭球体,它什么也不像。人们根据它独特的形状,就叫它“地球体”。
        上面所说的地球体尽管很不规则,但还不是指地球自然表面的实际形状,而是指经过初步简化了的大地水准面的形状。什么是“大地水准面”呢?我们知道,地球上有高山,有深谷,可谓坎坷不平,复杂异常。但人们在考察地球的基本形状时,往往不去计较这些“细节”问题。科学家们设想有一个静态的海洋表面,并把它延伸向大陆内部,构成一个覆盖全球的假想海洋面,这就是“大地水准面”。


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