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地球扁率是谁提出的?

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地球扁率是谁提出的?

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    2016-06-19 16:36:50
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    1672年,巴黎科学院委派天文学家里希尔到南美洲圭亚那的卡宴岛观测,以补充有关南天 星空的知识。除了一些天文仪器外,他还带了一台走时很准确的摆钟。
    里希尔观测星空后进行归算,发现总有误差。毛病出在哪里?经过反复推敲、探查,他发现 是那台钟在赤道“怠工”一-它比原来走慢了,大约每天慢两分钟。
      但奇怪的是,当里希尔返回 巴黎后,这台钟又莫名其妙地恢复了它的准确性。 后来,又发生了一件怪事:一艘装载着5000吨青鱼的荷兰渔船,经过半个多月的航行,从荷 兰的鹿特丹来到了非洲一个近赤道的城市。在过磅时,发现青鱼少了 19吨。这些鱼保管得很 好,也未发现有人偷盗,怎么会少19吨呢? 后来才弄清楚,以上两件怪事,都是地球开的玩笑。
       通常讲地球是个“圆球”,严格说这是有问题的。因为地球在自转,赤道上的自转线速度约 为464米/秒。这比声音的传播速度还快得多。因此,牛顿从他的理论出发,认为旋转物体必然 产生离心力,地球赤道处的半径应当稍大,两极处的半径应当稍小。他认为,地球应当是像橘子 那样的椭球体。
      正是这个原因,赤道地区的重力较小,所以摆钟走得慢,同样质量的物体质量会 变轻。 。 消息传到了法国。当时,法国天文学的掌旗人是G。 D。卡西尼的儿子J。卡西尼。 G。 D。卡西尼是一个卓越的观测大师,但却是蹩脚的理论家。他是拒不承认哥白尼学说的 最后一个天文学家。
      他也不相信开普勒发现的行星运动定律,认为行星的轨道不是椭圆而是卵 线形的。对于牛顿的万有引力定律,他更是极力反对。 在G。 D。卡西尼的影响下,J。卡西尼也抱有同样的观点。他们在法国本土南北两处进行了 大地测量,测量得到的结论竟然是:地球的鼓出处不在赤道而在两极,或者说地球的形状不像牛 顿说的橘子形,而是像长圆形的柠檬。
       但仅在法国测量,说服力是不足的。因此,法国科学院决定进行全球性的大规模实际测量。 1835年,法国科学家组成了三支测量队伍,一支远征到秘鲁北部近赤道的地方(南纬2° 处),一队北上到北极圈附近的拉普兰(北纬66°处),还有一队留在法国本土,同时测量地球的 半径。
       这次大规模测量进行了 10年,到1844年终于有了结果——牛顿的结论是正确的,地球确 实如橘子那样,两极地区的半径比赤道半径小。因此著名作家伏尔泰不无幽默地说:“巴黎人以 为地球像个甜瓜,可是在伦敦,甜瓜的两头被英国人削平了。” 地球椭圆的扁率是个重要的数据,因为它是测量的参考标准。
      扁率=(a - b)/a来表示椭 圆的扁度。确定地球椭圆的长半轴(a)和短半轴(b),是各国天文学家长期探索的目标。 科学家们前赴后继,进行了无数次测量,使其数值日益精确。 人造卫星上天以后,空间大地测量登上了科学舞台。1967年,国际大地测量协会公布了 “1967年大地系统”:赤道半径=6378。
      160千米,扁率=1/298。 25。 20世纪80年代采用的值为a =6378。 140千米,b =6356。 755千米,扁率=1/298。 257,两者 相差21。385千米。如果以篮球作比喻,则两极地区稍稍瘪下0。 8毫米,这是一般人根本无法察 觉的。
       可能有人会说,既然地球的扁率这样小,“橘子”、“柠檬”之争岂非有些无聊? 从我们日常生活讲,这一点点差别确实不会有谁去计较。但对科学而言,却是丝毫马虎不 得的。例如发射和回收人造地球卫星,因为各处地形不一,就会影响到它的运行轨迹…… 事实上,把地球当作两极略为扁平的橘子还不够,因为如果用刀沿赤道切下去,切口也不是 真正的圆,而仍然是一个椭圆。
      不过,它的长半轴和短半轴相差更小了。由精确测量知道,赤道 椭圆的扁率只有1/30000,是子午圈的扁率的17100,或者说两个半轴只差0。 212千米。 所以地球的形状,大致可称为三轴椭球体。 当然这种讨论是撇开地球本身的起伏而言的,也就是说,讨论的地球是理想的“大地水准 面”,即设想全球为海水所淹没时的水面。
      这个“海平面”的形状非常复杂,根本不是什么数学 上的标准曲面,甚至连三级椭球面都不能说明它的特征。 因此严格地说,地球的形状只能说是“地球体”,可以说世界上找不出第二个形状类似的球 体:它不是这里凸出几千米,就是那儿凹下若干千米。最低凹的地方是南极,它凹下近30千米; 最高的地方是北极附近,约凸出10千米。
       正因为大地水准面的形状很复杂,所以在实际的测量工作中,一个地方的纬度通常有不同 的数值 就看你以什么为标准。 天文观测决定的纬度称为天文纬度,也是我们通常地图上标出的纬度,因而应用得最广泛。 不难理解,天文纬度实际上就是当地铅垂线与赤道面的交角。
      当然对于绝大多数地区而言,各 种纬度值相差极微,不过1。5"〜2〃之间,通常都可忽略不计。

    妲***

    2016-06-19 16:36:50

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