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離開地球多遠,才能知道地球是圓的,多遠可以看到完整的地球?
2021/09/21
2021/09/21
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

地球是圓的早就已經是一個常識了,看似無可爭議。但就有那麼一些人硬要說地球是平的,某個國家一群人還成立了一個組織,要證明他們這個「真理」。為此他們到處募捐,想製造一艘火箭飛到天上,一定要自己上去看一看。他們就是不相信現代科學早已經證明的事情,認為全世界科學家都是騙人的。

不過他們募了十幾年,也沒有募到一張繞地球一圈的飛機票錢。因為幾乎所有人都對這種人報以奇怪的目光,就像看到一群怪物。

但這個世界就是這麼奇怪,有許多早已經被科學證實的東西,就是有人不相信,而且憑著拍腦袋異想天開,以為科學家們也和他們一樣的腦袋,怎麼可能弄出那些出人意料的高科技呢?

不信,我們在各種科普的評論區就可窺得一斑,而且這種人不在少數。這些人雖然已經相信了地球是圓的,但認知只是與不相信地球圓的那撥人五十步笑百步而已,他們常常糾纏著一些早就成為共識的科學常識,喋喋不休地杠精著,且肆意貶損。

現在言歸正傳,說說要多遠就知道地球是圓的,到多遠能看到整個地球。

地球是圓的證據充斥在我們的生活周圍

如果我說,無須到多遠,站在地球上就能知道地球是圓的,你信嗎?

我們任何一個人都無需離開地球,就能夠感覺到地球是圓的。你站在一個平原上,前方的曠野或草原一覽無遺,但你能看多遠呢?如果地球是平的,理論上你就可以看到世界盡頭,當然前提是這個世界有盡頭。

即便遠方的物體看不清,但用大型望遠鏡是能夠看到的。有誰看到過嗎?沒有。

這是因為地球是一個球,我們腳下的大地並不是平的,而是一個弧形,遠方的大地就彎曲下去了,落到我們視線下面去了,所以我們看到的只有地平線。

何謂地平線?就是在一個圓球上,在一定高度你能夠看到的一個曲面范圍。地球半徑約6371km(千米或公里),因此,我們假定地球是一個完美圓球(事實上並不是,赤道半徑比兩極半徑略大),地球的曲率就約為1/6370。

這就是地球這個球的彎曲程度,這一點尤其對航空很重要,飛機在沿著地面作平行飛行時,必須考慮曲率變化,尤其低空飛行,不考慮曲率就會撞到地面上。

正因為地球是圓的,因此才有站得高看得遠之說

只要爬過高山或坐過飛機的人,都有這種經驗,就是到了越高的地方看得越遠。在海上行船,到了公海遠離海岸,海面波濤一望無際,我們四周查看,自己就像在一個大圓盤中心,目力所及海天一色,在天際與海際相接的地方,就是海平線,是我們站在那個高度能夠看到地球曲率最遠處。

在海中,看到遠方有船向我們駛來,總會先看到桅杆或煙囪冒出的煙,漸漸才能夠看到船身。這就是由于地球是圓的,水面也是圓的,遠方的船是從人們視力的海平線下慢慢升起的。

這就是無需離開地球表面,也能知道地球是圓的之道理。但如果要更直觀地看到地球的圓弧狀,看到我們世界是一個美麗的藍色星球,就要到更高的地方。

海拔高度與目視距離的關係

一個完美球形,能看多遠是與觀察高度成正比的。那麼在地球上,多高能看多遠呢?根據上圖原理結合幾何知識,我們可以輕易得出這樣一個公式:

d=√(2Rh+h^2)

這裡的d表示可以看到的距離;r為地球半徑,取值6371km;h為觀測者的高度。根據這個公式,我們可以輕易計算出在不同高度看到的地球曲面多遠。如在一個1000米的山頭,可以看到半徑約113km的范圍;如果我們乘飛機在萬米高空,可以看到一個半徑為341km的范圍。

在國際空間站,距離地表400km的高度,就能看到一個半徑為2292km的圓。這只是人眼能夠看到的范圍,人眼觀測與照相機不一樣,視角比鏡頭要寬廣,還能像錄影機一樣掃描四面八方。人眼有120度的視角,這樣人們在1000km高空,就完全能夠看到整個地球了。

照相機就不一樣了,在1000公里高度,除了用多張照片拼接的辦法,是無法將整個地球收入一個取景框中的,要到12000公里高空才能拍到地球全貌。當然,不管是人類直接觀察還是照相機照片,所謂「全貌」都只是地球面向觀測者的一半,而且永遠只是接近一半。

因為地球是圓球狀,而正面看物體是有夾角的,要看到地球半球的50%,理論上要無限遠。但人類永遠也無法做到無限遠,因此拍攝到的地球半個球面只能無限接近整個球面的50%,永遠也達不到真正的50%。

就如衛星或太空船拍攝地球,在36000公里高空,可以拍攝到整個地球形狀,但看到的地球表面只有總面積約45%;在距離地球38.4萬公里的月球上,拍攝的地球也只有總面積的49.5%。距離地球越遠,看到的圓面就越接近總面積的50%。

 

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