地球南半球秋冬季节看到的正午太阳靠北边、北半球秋冬季节的太阳靠南边
地球南半球秋冬季节看到的正午太阳靠北边、北半球秋冬季节的太阳靠南边
由于秋冬季节的太阳的位置从头顶(南、北回归线)偏向于赤道一侧(包括对侧的回归线的位置在内),所以在北半球看秋冬的太阳,中午时应该偏向于位于南边,而南半球的太阳、中午时应该偏向于在北边才对,事实上、也确实如此~😌
所以呢,只要在地球上除赤道线外任意一处都能观测到这种现象,不用航天器飞出地球去拍摄、也可以证明地球是大体的球形,采用日晷测量日影的方法、同样更加精确地可以计算出地球是个球形。
此前有科普博主宣称、如果地球是跟球体同样拓扑构造的结构、不飞出地球之外对地球进行拍摄、是不能发现地球是球体,因为去球体与与之具有相同拓扑结构的各种单连通、无界、而且紧致的二维曲面,具有相同的拓扑结构(拓扑学上所称的同胚),所以在地球上进行环球旅行、地球上各点之间能够实现“单连通”地比如拉一根绳子在任意两点之间实现路径光滑的收缩、以及发现地球是有限的和无界(在拓扑几何中,自身形状可以保持柔软地不改变自身内部位置之间的函数映射关系的变形状态下,无论怎么变形都能完全包裹内部空间)的,是不能确定地球究竟是球面流形还是别的曲面。
这种说法,虽然很有道理的,但却专注于书面逻辑演绎过程中设定的那种理想假设的前提,即地球上的人如果不发射飞船到地球外那就只利用地球几何体内部的结构进行对地球进行测量,那当然只能知道那是球体的同胚结构,不过,拓扑学的逻辑演绎是基于“仅利用地球球体结构自身的信息”,不涉及其他外界参照物,这样就会使得地球作为“一个球面还是其他拓扑流形”的问题无法区分开。但现实中的地球不是拓扑学意义上的抽象曲面,它是一个真实存在的三维天体,且具备重力等物理特性,这些特性使得地球上的生物无需让视角站到飞出地球的外太空位置,也能察觉和证明地球是球形。
所以呢,事实上人们和动物们经常利用地球以外的天体作为线索对地球进行测量,比如可以在万有引力公式的万有引力常数被计算出来后、计算出地球的质量,然后根据最小作用量原理,推导出地球的可令范德华力的阻力忽略不计的情况下方向与电磁力进行平衡的引力在各个方向上的作用的积分呈现最小时必然为体积最小的球形。
除了使用万有引力公式测量地球质量并且使用最小作用量原理去推理这样高端深奥近代科学风格的方法,还可以更加质朴、更加古代科技似地,只要在地球上除赤道线外任意一处都能观测到这种现象,不用航天器飞出地球去拍摄、也可以证明地球是大体的球形。
就像一开始提到的,在北半球看秋冬的太阳,中午时应该偏向于位于南边,而南半球的太阳、中午时应该偏向于在北边、假如有足够的旅行观测、就可以确认地球上大致各处均匀地都有“与太阳轨迹的位置关系南北对称、即与太阳的位置关系南北对称、即地球几何机构自身南北对称”的形态,如果这个过程加上采用日晷测量日影的方法、同样更加精确地可以计算出地球的南北对称;虽然仅仅是这种南北半球看太阳位置单独自身的话还不足以辨别“地球如果是球形光滑可连续地变换成的像竖着的椭圆形那样的结构”的情形,但如果加上通过按照罗盘直线围绕赤道测量赤道周长、再加上同样方法南北两极点之间地表距离,可知地球形状与球形同胚、而且地球大致均匀地处处呈现与太阳位置关系的南北对称,以及地球结构内部上下左右的大致尺度比例,那就依然可以确定地球是球形(略微横向橄榄形)!
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