飛得多高才能看清地球輪廓

郭紅鋒

中國有“站得高，看得遠”“登高望遠”這樣盡人皆知的俗語，其實這里邊蘊含著地球是球形（即表面是圓）的科學道理。

我們在介紹地球是球形時經常舉這個例子：從海上觀察遠處駛來的船，在視線很清楚的情況下我們先看到船帆或船體的上部，而看不到船體的下部，好像被什么擋住了似的。例如圖1中，站在視點1處只能看見位置1的船和位置2的船帆，看不見位置3的船。其實，這船體的下部是真的被鼓起來（彎曲表面）的海水給擋住了。有的小讀者問：我們經常說“海平面”，難道海面不是平的嗎？其實海面或者大地，只是在小范圍內看起來是平的。

當我們站得更高（也就是視線范圍擴大）的時候，就會看見更遠的物體。又例如圖1中，站得高了（在視點2處）就可以看見位置1、2、3處船的全部。

我們今天已經知道地球是球形的，但是大多數人還是沒有親眼看見地球的形狀，因為與我們的視線范圍相比，地球實在太大了。我們不僅在地面上看不到地球的邊緣，就是乘坐普通民航飛機升高到萬米高空，在飛機上往下張望，看見大地、海面或天地交界線依然是近乎平直的（見圖2）。

有科學家做過研究和調查，證明在15000米以上的高空飛機上，才能夠清楚看到地平線是彎曲的。最近有人用熱氣球把攝影機帶到3萬米高空拍攝地球美景，地球曲線輪廓盡收眼底，蔚為壯觀（見圖3）。

人類進入航天時代以后，從空間探測器拍攝的地球照片里，真正看到了我們居住的美麗星球的全貌（見圖4）。

實際上，在飛離地面200千米以上環繞地球的太空飛船和國際空間站上，都可以看到地球那壯觀而美麗的身姿。例如著名的哈勃太空望遠鏡飛行的平均高度是569千米，軌道傾角是28.5度。著名的國際空間站近地點為400千米，遠地點為409千米。中國的“天宮一號”軌道高度在與飛船交會對接時大約高度為340千米，無人期間則會適當調高到約370千米，以減小軌道衰減速度，更節約能源。“天宮二號”運行高度約390千米，等等。由此可想象，航天員在被發送入太空的過程中，可以全程體驗和觀看大地由平直到彎曲，直至看到地球全貌，再一點點縮小成為太陽系乃至宇宙中一個微不足道的小“點”的全過程。反之也一樣，想象宇航員從太空回家的路，從發現宇宙中一個微不足道的小“點”，到看到這個小點一點點擴大，一點點清晰，一點點分辨出高山、大陸和海洋，一點點近在咫尺……會是非常震感的旅程！也許在不遠的將來，這會是人類的常規旅行呢！

最后，給同學們留下

兩個思考的問題：

1.你知道科學史上有多少著名的探索地球形狀的故事？

2.你通過怎樣的觀察和探索驗證地球是球形的？

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