Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (璀璨星河), 信区: Astronomy
标  题: 测量地球
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年04月25日07:23:26 星期五), 站内信件


　　由于人们承认日心体系，又因天体距离测量的需要，人们迫切地想知道地球的
大小。17世纪法国的皮卡尔曾在巴黎北面的经度圈上，精密地测量了一段弧的长度
，定出了地球的直径，从而帮助了牛顿万有引力定律的建立。

　　18世纪以来，人们又努力去探讨地球的扁平形状问题。牛顿曾从理论上推测，
地球的形状是两极较扁而赤道部分突出。他指出赤道的突出部分正是形成岁差的原
因，因为岁差就是由于太阳对于赤道突出部分的摄动引起的。牛顿的看法遭到了法
国学者的反对。1683～1716年巴黎天文台首任台长卡西尼实测了巴黎天文台到法国
南部佩尼扬之间的子午线长度，在这同时，卡西尼的儿子雅克·卡西足实测了巴黎
天文台到法国北部敦刻尔之间的子午线长度，发现南段子午线一度的长度比北段稍
长，从而得出与牛顿完全相反的结论，即地球不是两极方向扁缩，而是外凸。这样
，关于地球的形状，在伦敦认为是桔子，而在巴黎却把它想象成一个西瓜。

　　这个争论从17世纪末开始，一直延续了半个世纪之久。为了弄清真相，法王路
易十四授权巴黎科学院派遣两个远征队，再次进行实测。一队由大地测量学家果丹
、布盖和拉孔达恩率领，前往南美的秘鲁（北纬2度）。另一队由大地测量学家莫
佩屠斯领导，奔赴北极圈附近的拉普兰地区（位于芬兰与瑞典北部，北纬66度）。
拉普兰远征队于1735年出发，1737年结束工作，算出这一地区子午线一度的长为
111.918米。这时秘鲁的测量工作尚未结束，但这个结果显然比巴黎附近的测量值
（111.116米）大，这样就初步证明了牛顿的理论是正确的。

　　秘鲁远征队比拉普兰队早一年出发，但他们的工作却比拉普兰队迟了两年才完
成，以后又经过5年，才于1744年回到巴黎。他们测得秘鲁地区子午线一度的长为
110.604米比拉普兰地区少1.314米。南美这次测量的困难不亚于16世纪麦哲仑船队
的环球航行，而它在科学上的成就更可以与现代人类登月相比。法国数学家、物理
学家庞加莱（公元1854—1912年）在他著的《科学与方法》一书中，曾谈到科学事
业是多么艰难又多么慎重的工作，作为实例。他列举了这次远征队的种种情况。

　　随着天文学的发展，不仅测量地球的大小、形状是重要的，测量地球的质量也
势在必行。但到17世纪，“称量”地球的想法即使不是妄想，也是不可能的。到了
18世纪，情况不同了，牛顿已经说过。如果他的万有引力定律是正确的，一座孤立
大山的引力应当使铅垂线偏转一个角度，这可以用天文的方法观测天顶量出来。这
样的观测，法国的科学家在秘鲁测量子午线长度时曾尝试过，但没能得到确切结果
。格林威治天文台第五任台长马斯科利恩（公元1732—1811年），对苏格兰险黑岭
的观测首告成功。他在山的南北各设一个观测站，使它们在同一条子午线上，两站
各悬一摆，测得两站的地理纬度差为41秒，而两站的天文纬度差为53秒，天文纬度
比地理纬度大了12秒，就是说两个摆的铅垂线向山偏斜了，每边为6秒。由此根据
万有引力定律，推算出了地球和孤山的引力以及质量。尽管结果还很不准确，但是
首创之功不可磨灭

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