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我们常说一个人“不知天高地厚”,是说他浅薄无知,自不量力。可扪心自问,我们真的知道天有多高,地有多厚吗?
要回答这个问题,就要明白什么是“天”,什么是“地”。古代中国人把“天”想象为一个半球形的大罩子,“地”则如同一个方形的棋盘,这就是中国最著名的“盖天说”。所谓“天有多高,地有多厚”的问题,就是在这样的宇宙模型之下提出来的。我们知道,这样的“罩子”和“棋盘”是不存在的,可在生活中,我们还在使用着“天”和“地”这样的词汇。
“蓝蓝的天上白云飘”,那么,蓝天有多高呢?蓝天是太阳光和大气中的水气、尘埃等一起给我们变的魔术。太阳光穿过大气层时,波长较长的红色光透射力最大,能透过大气中的微粒射到地面,而波长较短的紫、蓝、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒向四面八方散射开来。在晴朗的日子里,如果没有污染,我们抬头就能看见蔚蓝色的天空。苏联的3位科学家乘坐热气球对天空的颜色做了一次仔细观测。当他们从地面上升到3?郾5公里的高度时,天空成了暗蓝色;在上升到13公里处时,天空呈暗紫色;在超过18公里之后,由于空气非常稀薄,太阳光几乎不发生散射,天空呈一片暗黑色。这时,出现了人们在地面上从未见到过的景观:太阳和星星同辉。由此可见,我们常说的蓝天(或者青天)的高度仅为10公里左右,至于天上的白云就更低了。坐飞机时,我们常常看到白云飘在飞机下面;登高山时,也常会发现白云在脚下,或者环绕在半山腰。白云的高度从500米到1万米不等。
“明月几时有,把酒问青天。”为什么要问青天?因为月亮在青天之上。实际上,月亮距地球的距离大约是38万公里,可比青天远多了。但也并不总是如此。月亮绕地球运行的轨道是椭圆形的,离地球最近时大约距离地球36万多公里,离地球最远时大约距离地球40万公里左右。
“天上的太阳红彤彤”,太阳距离我们多远呢?这可不是一个一般的数字,这个数字大约为1?郾5亿公里。科学家把这个数字作为一个天文单位,也就是把它作为测量天体(特别是太阳系天体)之间距离的“尺子”。地球围绕太阳公转的轨道也是椭圆形的,所以,太阳与地球之间的距离也是时刻变化的。
“天上的星星亮晶晶”,天上的星星距离我们有多远呢?这就要看说的是什么星了。距离我们最近的星星是太阳系里的行星,这些行星的排列是有规律的。1766年,一位名叫体丢斯的德国数学教师在给学生讲述太阳系概况时,要求学生将各大行星到太阳的平均距离记住。可学生怎么也记不住这些看似毫无规律的数字。体丢斯仔细分析了这些数据后,发现并非无规律可循。他先在黑板上写下一个数列,从第二个数开始,后一个数正好是前一个数的两倍,即:0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192……
然后在每个数上加4,再除以10,得到:0?郾4, 0?郾7, 1?郾0, 1?郾6, 2?郾8, 5?郾2, 10, 19?郾6……
当时人们所知道的行星的排列为:水星,金星,地球,火星,木星,土星。
可以看到,如果以地球到太阳的距离为一个天文单位,其中有5个数字正好是5个行星到太阳的平均距离,只有2?郾8个天文单位处没有行星,土星以后也没有行星,因为当时知道的最远的行星就是土星。
体丢斯并没有认为这是个多么了不起的发现,不过把它当做一个教学生巧妙记忆数据的方法,所以当时没有传开。直到1772年,德国天文台台长波德发现了它,觉得很有意思,才将它发表。因此一般称它为“体丢斯—波德”定则。天文学家就是以此为线索发现了天王星,后来又发现了介于火星和木星之间的小行星带。
上面说的都是行星。在夏日的晴朗夜晚,我们抬头所看到的绝大多数都是恒星。除太阳之外,离我们最近的一颗恒星叫做比邻星。它位于半人马座,离太阳系的距离是4?郾22光年。那么最远的恒星呢?2009年4月,美国宇航局的“雨燕”卫星观测到一个距离地球131亿光年的天体,这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体。
你看,要回答“天有多高”还真是困难。从500米高的云层到131亿光年的古老星系,哪一个数据是“天高”呢?
再说“地厚”。“地”无疑是指我们的地球。有人说“地厚”就是指地壳的厚度,这倒不难回答。地壳指的是地球最外面薄薄的一层固体硬壳,分为大陆地壳和大洋地壳。大陆地壳平均厚度约为33公里,最厚的地方可达60～70公里,而大洋地壳平均厚度只有6公里,最薄的地方只有1?郾5公里。
只把地壳的厚度当做“地厚”,似乎有点“厚此薄彼”。地幔、地核都是地球的一部分,它们怎么就不算“地厚”的一部分呢?所以,“地厚”应该指地球的直径。可我们知道,地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则椭圆球体,怎么能计算它的直径呢?如果仅仅想知道一个大概的数字,那倒不难。早在公元前3世纪,亚历山大一位名叫埃拉托色尼的学者就利用几何原理估算出了地球的半径。他发现,在埃及色尼城夏至正午时,阳光直射井底,而同一时刻在亚历山大城太阳向南偏出7?郾2度,由此得出结论,亚历山大城与色尼城纬度相差7?郾2度。利用当时经商驼队行走的时间估计两地的距离约为5000斯塔第(1斯塔第相当于157?郾5米),据此推出地球半径约为6300公里。在当时的条件下,能得出这样精确的数字是相当不简单的。现在我们一般简单地说地球半径为6370公里,直径当然是它的两倍了。
上面都是站在地球上看问题,如果站在月球上仰望天空,你会看到,我们的地球,一个硕大的蓝色星球,静静地挂在天边。如果有一天人类登上火星——这一天并不遥远——脚踏火星的土地,在没有火星尘暴的夜晚,仰望天空,就会看到,我们的地球只是茫茫星空中一个不起眼的暗淡蓝点。在这种情形下,何处是天?何处又是地?如果连“天”和“地”都分不清,又如何知道“天高地厚”呢?
(编辑 白 鸟)
要回答这个问题,就要明白什么是“天”,什么是“地”。古代中国人把“天”想象为一个半球形的大罩子,“地”则如同一个方形的棋盘,这就是中国最著名的“盖天说”。所谓“天有多高,地有多厚”的问题,就是在这样的宇宙模型之下提出来的。我们知道,这样的“罩子”和“棋盘”是不存在的,可在生活中,我们还在使用着“天”和“地”这样的词汇。
“蓝蓝的天上白云飘”,那么,蓝天有多高呢?蓝天是太阳光和大气中的水气、尘埃等一起给我们变的魔术。太阳光穿过大气层时,波长较长的红色光透射力最大,能透过大气中的微粒射到地面,而波长较短的紫、蓝、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒向四面八方散射开来。在晴朗的日子里,如果没有污染,我们抬头就能看见蔚蓝色的天空。苏联的3位科学家乘坐热气球对天空的颜色做了一次仔细观测。当他们从地面上升到3?郾5公里的高度时,天空成了暗蓝色;在上升到13公里处时,天空呈暗紫色;在超过18公里之后,由于空气非常稀薄,太阳光几乎不发生散射,天空呈一片暗黑色。这时,出现了人们在地面上从未见到过的景观:太阳和星星同辉。由此可见,我们常说的蓝天(或者青天)的高度仅为10公里左右,至于天上的白云就更低了。坐飞机时,我们常常看到白云飘在飞机下面;登高山时,也常会发现白云在脚下,或者环绕在半山腰。白云的高度从500米到1万米不等。
“明月几时有,把酒问青天。”为什么要问青天?因为月亮在青天之上。实际上,月亮距地球的距离大约是38万公里,可比青天远多了。但也并不总是如此。月亮绕地球运行的轨道是椭圆形的,离地球最近时大约距离地球36万多公里,离地球最远时大约距离地球40万公里左右。
“天上的太阳红彤彤”,太阳距离我们多远呢?这可不是一个一般的数字,这个数字大约为1?郾5亿公里。科学家把这个数字作为一个天文单位,也就是把它作为测量天体(特别是太阳系天体)之间距离的“尺子”。地球围绕太阳公转的轨道也是椭圆形的,所以,太阳与地球之间的距离也是时刻变化的。
“天上的星星亮晶晶”,天上的星星距离我们有多远呢?这就要看说的是什么星了。距离我们最近的星星是太阳系里的行星,这些行星的排列是有规律的。1766年,一位名叫体丢斯的德国数学教师在给学生讲述太阳系概况时,要求学生将各大行星到太阳的平均距离记住。可学生怎么也记不住这些看似毫无规律的数字。体丢斯仔细分析了这些数据后,发现并非无规律可循。他先在黑板上写下一个数列,从第二个数开始,后一个数正好是前一个数的两倍,即:0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192……
然后在每个数上加4,再除以10,得到:0?郾4, 0?郾7, 1?郾0, 1?郾6, 2?郾8, 5?郾2, 10, 19?郾6……
当时人们所知道的行星的排列为:水星,金星,地球,火星,木星,土星。
可以看到,如果以地球到太阳的距离为一个天文单位,其中有5个数字正好是5个行星到太阳的平均距离,只有2?郾8个天文单位处没有行星,土星以后也没有行星,因为当时知道的最远的行星就是土星。
体丢斯并没有认为这是个多么了不起的发现,不过把它当做一个教学生巧妙记忆数据的方法,所以当时没有传开。直到1772年,德国天文台台长波德发现了它,觉得很有意思,才将它发表。因此一般称它为“体丢斯—波德”定则。天文学家就是以此为线索发现了天王星,后来又发现了介于火星和木星之间的小行星带。
上面说的都是行星。在夏日的晴朗夜晚,我们抬头所看到的绝大多数都是恒星。除太阳之外,离我们最近的一颗恒星叫做比邻星。它位于半人马座,离太阳系的距离是4?郾22光年。那么最远的恒星呢?2009年4月,美国宇航局的“雨燕”卫星观测到一个距离地球131亿光年的天体,这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体。
你看,要回答“天有多高”还真是困难。从500米高的云层到131亿光年的古老星系,哪一个数据是“天高”呢?
再说“地厚”。“地”无疑是指我们的地球。有人说“地厚”就是指地壳的厚度,这倒不难回答。地壳指的是地球最外面薄薄的一层固体硬壳,分为大陆地壳和大洋地壳。大陆地壳平均厚度约为33公里,最厚的地方可达60～70公里,而大洋地壳平均厚度只有6公里,最薄的地方只有1?郾5公里。
只把地壳的厚度当做“地厚”,似乎有点“厚此薄彼”。地幔、地核都是地球的一部分,它们怎么就不算“地厚”的一部分呢?所以,“地厚”应该指地球的直径。可我们知道,地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则椭圆球体,怎么能计算它的直径呢?如果仅仅想知道一个大概的数字,那倒不难。早在公元前3世纪,亚历山大一位名叫埃拉托色尼的学者就利用几何原理估算出了地球的半径。他发现,在埃及色尼城夏至正午时,阳光直射井底,而同一时刻在亚历山大城太阳向南偏出7?郾2度,由此得出结论,亚历山大城与色尼城纬度相差7?郾2度。利用当时经商驼队行走的时间估计两地的距离约为5000斯塔第(1斯塔第相当于157?郾5米),据此推出地球半径约为6300公里。在当时的条件下,能得出这样精确的数字是相当不简单的。现在我们一般简单地说地球半径为6370公里,直径当然是它的两倍了。
上面都是站在地球上看问题,如果站在月球上仰望天空,你会看到,我们的地球,一个硕大的蓝色星球,静静地挂在天边。如果有一天人类登上火星——这一天并不遥远——脚踏火星的土地,在没有火星尘暴的夜晚,仰望天空,就会看到,我们的地球只是茫茫星空中一个不起眼的暗淡蓝点。在这种情形下,何处是天?何处又是地?如果连“天”和“地”都分不清,又如何知道“天高地厚”呢?
(编辑 白 鸟)