Transcript 地球古今談
地心說－亞里斯多德：(西元前四世紀) 1. 宇宙是球狀且有限的，而地球位在宇宙的 中心。 2. 行星與其他天體是附著在以地球為中心的 許多球殼上，而這些球殼以不同的速度旋 轉。 地球與其他星體相互運行關係的發展 地心說－托勒密：周轉圓模型(西元二世紀) 1. 地球是宇宙的中心，而 月球、水星、金星、太陽、火星、木星和 土星依序繞地球運行。 2. 可解釋行星逆行 日心說－哥白尼：十六世紀初 1. 太陽是宇宙中心。除了月球外，所有行星 （包括地球）都是以圓形軌道繞行太陽運 行。 2. 恆星則是附在離太陽很遠的天球，並且靜 止不動。 3. 可解釋行星的逆行現象。 錯誤 • 地心說： 火星繞地公轉軌道為 均輪，火星除了在均 輪上移動，另有本輪 的運轉（如圖，從綠 圈→藍圈→紅圈）， 所以火星軌跡便從① →②→③。 托勒密解釋火星的逆行 火星 地繞日一圈週期比火星繞日一圈週期短， 如圖： E1→P1→火星投影在1 E2→P2→火星投影在2 E3→P3→火星投影在3 E4→P4→火星投影在4 1→2→3順行 3→4火星逆行 與現在觀測結果符合 上課 夫妻約定把“上床”叫“上課”。 一日老婆發短信給老公：“今晚上課。” 老公回信：“有應酬，改自習！” 老婆不悅。 次日老公說要上課， 老婆回曰：“不必了，昨晚我已請家教！ ” 地球是圓的－畢達哥拉斯 ：駛近的船 桅頂先出現 地球是圓的－亞里斯多德： (1)旅行的人向南走，其所看到南方的星座位置 會變高，代表地表是有曲度的。 (2)由月食的影像知道投射在月球上的是地球 的影子，地球形狀是圓形。 地球是圓的－麥哲倫： 航海繞行地球一圈，證 明地球是圓球狀。 地球是圓的－現代太空 觀 察 ： 1961 年 蘇 聯 人 乘坐太空船進入太空， 目睹圓球狀的地球。 地球是扁橢圓形 1. 牛頓：地球自轉因而使赤道所受的離心 力最大，南北兩極最小，如此造成地球 赤道半徑略長而兩極半徑較短。 2. 李歇爾：1672年，法國天文學家經由鐘 擺實際測量的結果，發現地球赤道的重 力值最小，往兩極方向重力值則較大 （單擺的週期（T）與其擺長（ℓ）和重 力值（g）的關係為： 。重力 T＝2 大表示距地心較近 g 1672年，法國天文學家李歇爾鐘擺實際測量 巴黎 蓋亞那 單擺的週期 單擺的週期(T)與其擺長( )和 重力值大小(g)的關係為：T＝2 ，當擺長長度固定時，單擺週 期與重力值大小有平方反比的 關係。所以赤道與兩極的重力 值大小，可由單擺時鐘測量。 g 西方對地球形狀概念的演變 •地球是扁橢圓形：1735～1744年，由法國巴黎 科學院執行量測地球弧度，進一步證實地球為 扁球體。 •參考橢球體：美國國防部製圖局在1984年 建構的「參考橢球體」最為常用。地球的長 軸（赤道半徑）參考值為6378137公尺，短 軸（兩極半徑）為6356752公尺，扁平率為 三百分之一。 參考橢圓球體 扁平率（f）是以 橢球體的長軸(a) 與短軸（b）來計 算，公式為： (a b) f a ≒ 300 • 地球是不規則形： 現代由無線電波觀 測、衛星定位測量 以及地面重力測量， 精確的繪製出地球 外形，發現地球是 略呈不規則形。 地球大小的測量 一、追溯至西元前240年左 右，當時擔任埃及亞歷山 卓圖書館長的埃拉托斯特 尼所做的日影觀察 二、如圖： A為賽伊尼的水井，每年 夏至正午 時分，陽光 直射 進入，B為亞歷山 卓，夏至正午太陽偏離天 頂的角度α（約7.2°） 地球大小的測量 二、如圖： α =γ α / 360＝AB / 2πR AB距離約800公里， 地球的圓周長(2πR) =800×360/7.2=40000公里 三、測量誤差： 與今日的結果，赤道周長 為40075公里，子午線周長 為39941公里相比，誤差在 1%之內。 地(星)球大小的測定 利用太陽光同時直射與斜射兩地而計算出地球大 小。假設星球為圓球形，如右圖，位於同一經度 的二地，於正午同時觀察陽光入射角（圖中∠1 及∠2）， 延長與日光甲夾角∠3＝∠2（內錯角 ），且∠1 ＝∠3 ∠AOB，即∠1＝∠2 ∠AOB ∠AOB ∠1 ∠2， ∠AOB/AB 弧＝360/2 πR 若知道A與B的距離， 即可求得地球半徑R。 AOB ︵ AB 360 2πR 喜馬拉雅山區的重力測量 1. 理論值：重力測量時應受高大山體的引力 影響，如圖上c位置。 2. 實測值： 鉛垂偏移角度 小於理論值， 如圖上b位置。 山愈高→質量愈大→引力較大 理論偏移值 ？ ？ 實際偏移較小 引力較理論小 組成高山的物質密度較小? 高山的下方物質密度較小? 地殼 地函 地殼均衡學說 1. 以浮力原理解釋， 不同厚度的地殼 浮在密度較大的 地函之上。 2. 地函內之某一深 度處，各地所承 受來自上方岩石 的壓力值皆相同。 山根：高山有較深的山根，而較薄的地塊之下 有密度較大的地函補償(補償深度)，故在最厚 地塊底部之深度以下，單位面積上的總質量大 約相同，以維持地殼平衡。 若上覆地表物質的 質量增加，那這一 部分的地殼深度就 會往下延伸。若上 覆地表物質的質量 減少，那麼地殼的 深度就會往上抬升。 冰 D=2.8 D=2.8 D=2.8 證據：北歐與 北美地區自末 次冰盛期結束 後，氣候回暖， 因上覆的積冰 融化，使地殼 不斷往上抬升。 The end 兩公婆打架，把一枕頭扔到樓下， 一乞丐正好路過，甚喜， 接著又飛下一床被子，乞丐狂喜， 抹著眼淚沖樓上喊： " 樓上的大哥，行行好，把那女的也扔下 來吧！"