Ⅰ 地球半径是如何测得的
公元前3世纪,他看到太阳光直射入一口井里,并计算骆驼的脚程,最终埃拉托斯特尼测量出地球半径
历史上第一个做此种尝试的是希腊天文学家埃拉托斯特尼(Eratosthenes,公元前280~前190年),他的试验比较复杂。埃拉托斯特尼认为,在赛伊尼(Syene),即位于今天的亚历山大以南的阿斯旺(Assuan),在夏至日的正午,太阳差不多经过天顶:他知道窄窄的井底被照亮。而在亚历山大,情况就不一样了,影子不可能消失,即太阳总是斜射的。他观察了日晷指针(或一根竿子)的影子,而且他还知道太阳射到地球上的光线是平行的,通过计算影子和指针的长度关系,他得出结论:正午时分,在亚历山大,太阳光会与地面的垂直线有一个7.2º的夹角,相当于地球圆周角的1/50(图3)。
如图所示,因为这个角度与赛伊尼和亚历山大之间的经线弧度相等,于是只需确定这段距离的长度,再乘以50即可。然而在当时,测量这两地之间的距离也非易事。
根据一个驼队走完这段距离平均所花的时间,埃拉托斯特尼得出这段弧长为5000斯塔迪亚(1斯塔迪亚约为178米),那么经圈的周长为5000×50=250000斯塔迪亚,得出半径长为7080公里,大约多出10%。不过,能根据骆驼的脚程计算出这样一个数来已经不错了。
公元前1世纪,希腊哲学家波塞多尼奥斯(Poseidonius)做了进一步努力:这是第一次利用天文方法进行测量,得出的值比埃拉托斯特尼的数值略低。波塞多尼奥斯利用的是洛迪(Rodi)和亚历山大之间的经线,他根据船航行两地用的平均时间,并且根据老人星(Canopus)在同一时刻处在两座城市上的不同位置确定中心角。事实上,这颗星在洛迪处在地平线上时,它的光线则以7.5º的斜角照到亚历山大。在事隔900年后,阿拉伯人开始尝试再一次测量地球半径。他们也是在天文观测的基础进行的,不过任务更艰巨。他们在地上,准确地说就在巴格达附近的平原上,选取了两个参照点竖起木竿。他们得到的结果更加精确,只有3.6%的误差。
Ⅱ 如何测量地球的周长
公元前三世纪时希腊天文学家厄拉多塞内斯(Eratosthenes,公元前276—194)首次测出了地球的半径。
他发现夏至这一天,当太阳直射到赛伊城(今埃及阿斯旺城)的水井S时,在亚历山大城的一点A的天顶与太阳的夹角为7.2°(天顶就是铅垂线向上无限延长与天空“天球”相交的一点)。他认为这两地在同一条子午线上,从而这两地间的弧所对的圆心角SOA就是7.2°。又知商队旅行时测得A、S间的距离约为5000古希腊里,他按照弧长与圆心角的关系,算出了地球的半径约为4000古希腊里。一般认为1古希腊里约为158.5米,那么他测得地球的半径约为6340公里。
其原理为:
设圆周长为C,半径为R,两地间的的弧长为L,对应的圆心角为n°。
因为360°的圆心角所对的弧长就是圆周长C=2πR,所以1°的圆心角所对弧长是,即。于是半径为的R的圆中,n°的圆心角所对的弧长L为:
当L=5000古希腊里,n=7.2时,
古希腊里)
化为公里数为:(公里)。
厄拉多塞内斯这种测地球的方法常称为弧度测量法。用这种方法测量时,只要测出两地间的弧长和圆心角,就可求出地球的半径了。
近代测量地球的半径,还用弧度测量的方法,只是在求相距很远的两地间的距离时,采用了布设三角网的方法。比如求M、N两地的距离时,可以像图2那样布设三角点,用经纬仪测量出△AMB,△ABC,△BCD,△CDE,△EDN的各个内角的度数,再量出M点附近的那条基线MA的长,最后即可算出MN的长度了。
通过这些三角形,怎样算出MN的长度呢?这里要用到三角形的一个很重要的定理——正弦定理。
即:在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等。就是说,在△ABC中,有。
在图2中,由于各三角形的内角已测出,AM的长也量出,由正弦定理即可分别算出:
∴MN=MB+BD+DN。
如果M、N两地在同一条子午线上,用天文方法测出各地的纬度后,即可算出子午线1°的长度。法国的皮卡尔(Pi-card.J.1620—1682)于1669—1671年率领他的测量队首次测出了巴黎和亚眠之间的子午线的长,求得子午线1°的长约为111.28公里,这样他推算出地球的半径约为6376公里。
或者用向心力与速度关系的公式测出
Ⅲ 地球一圈拿什么测量
相同经度而不同纬度的2个地方,同时测量垂直的尺太阳投射下的影子的角度,便可根据2地的距离,很简单的算出地球的周长了。
Ⅳ 如何测量地球自转周期
地球存在绕自转轴自西向东的自转,平均角速度为每小时转动15度。在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。人们最早利用地球自转作为计量时间的基准。自20世纪以来由于天文观测技术的发展,人们发现地球自转是不均的。1967年国际上开始建立比地球自转更为精确和稳定的原子时。由于原子时的建立和采用,地球自转中的各种变化相继被发现。现在天文学家已经知道地球自转速度存在长期减慢、不规则变化和周期性变化。
通过对月球、太阳和行星的观测资料和对古代月食、日食资料的分析,以及通过对古珊瑚化石的研究,可以得到地质时期地球自转的情况。在6亿多年前,地球上一年大约有424天,表明那时地球自转速率比现在快得多。在4亿年前,一年有约400天,2.8亿年前为390天。研究表明,每经过一百年,地球自转长期减慢近2毫秒(1毫秒=千分之一秒),它主要是由潮汐摩擦引起的。此外,由于潮汐摩擦,使地球自转角动量变小,从而引起月球以每年3~4厘米的速度远离地球,使月球绕地球公转的周期变长。除潮汐摩擦原因外,地球半径的可能变化、地球内部地核和地幔的耦合、地球表面物质分布的改变等也会引起地球自转长期变化。
地球自转速度除上述长期减慢外,还存在着时快时慢的不规则变化,这种不规则变化同样可以在天文观测资料的分析中得到证实,其中从周期为近十年乃至数十年不等的所谓"十年尺度"的变化和周期为2~7年的所谓"年际变化",得到了较多的研究。十年尺度变化的幅度可以达到约±3毫秒,引起这种变化的真正机制目前尚不清楚,其中最有可能的原因是核幔间的耦合作用。年际变化的幅度为0.2~0.3毫秒,相当于十年尺度变化幅度的十分之一。这种年际变化与厄尔尼诺事件期间的赤道东太平洋海水温度的异常变化具有相当的一致性,这可能与全球性大气环流有关。然而引起这种一致性的真正原因目前正处于进一步的探索阶段。此外,地球自转的不规则变化还包括几天到数月周期的变化,这种变化的幅度约为±1毫秒。
地球自转的周期性变化主要包括周年周期的变化,月周期、半月周期变化以及近周日和半周日周期的变化。周年周期变化,也称为季节性变化,是二十世纪三十年代发现的,它表现为春天地球自转变慢,秋天地球自转加快,其中还带有半年周期的变化。周年变化的振幅为20~25毫秒,主要由风的季节性变化引起。半年变化的振幅为8~9毫秒,主要由太阳潮汐作用引起的。此外,月周期和半月周期变化的振幅约为±1毫秒,是由月亮潮汐力引起的。地球自转具有周日和半周日变化是在最近的十年中才被发现并得到证实的,振幅只有约0.1毫秒,主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的。
1天转一圈
Ⅳ 测量地球半径的方法
T是11秒,也就是说在这11秒地球转过的角度θ比上一圈即360度等于,11秒除以一天的时间,地球转一圈24小时大家一定都知道
Ⅵ 地球围绕太阳转一圈多少时间怎么测量
恒星年是以恒定不动的恒星为参考点而得到的,所以,它是地球公转360°的时间,是地球公转的真正周期。用日的单位表示,其长度为365.2564日,即365日6小时9分10秒。回归年不是地球公转的真正周期,只表示地球公转了359°59′9″.71的角度所需要的时间,用日的单位表示,其长度为365.2422日,即365日5小时48分46秒。近点年也不是地球公转的真正周期,一个近点年地球公转的角度为360°+11″,即360°0′11″,用日的单位来表示,其长度365.2596日,即365日6小时13分53秒。
Ⅶ 如何测量地球半径
公元前三世纪时希腊天文学家厄拉多塞内斯(eratosthenes,公元前276—194)首次测出了地球的半径。
他发现夏至这一天,当太阳直射到赛伊城(今埃及阿斯旺城)的水井s时,在亚历山大城的一点a的天顶与太阳的夹角为7.2°(天顶就是铅垂线向上无限延长与天空“天球”相交的一点)。他认为这两地在同一条子午线上,从而这两地间的弧所对的圆心角soa就是7.2°。又知商队旅行时测得a、s间的距离约为5000古希腊里,他按照弧长与圆心角的关系,算出了地球的半径约为4000古希腊里。一般认为1古希腊里约为158.5米,那么他测得地球的半径约为6340公里。
其原理为:
设圆周长为c,半径为r,两地间的的弧长为l,对应的圆心角为n°。
因为360°的圆心角所对的弧长就是圆周长c=2πr,所以1°的圆心角所对弧长是,即。于是半径为的r的圆中,n°的圆心角所对的弧长l为:
当l=5000古希腊里,n=7.2时,
古希腊里)
化为公里数为:(公里)。
厄拉多塞内斯这种测地球的方法常称为弧度测量法。用这种方法测量时,只要测出两地间的弧长和圆心角,就可求出地球的半径了。
近代测量地球的半径,还用弧度测量的方法,只是在求相距很远的两地间的距离时,采用了布设三角网的方法。比如求m、n两地的距离时,可以像图2那样布设三角点,用经纬仪测量出△amb,△abc,△bcd,△cde,△edn的各个内角的度数,再量出m点附近的那条基线ma的长,最后即可算出mn的长度了。
通过这些三角形,怎样算出mn的长度呢?这里要用到三角形的一个很重要的定理——正弦定理。
即:在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等。就是说,在△abc中,有。
在图2中,由于各三角形的内角已测出,am的长也量出,由正弦定理即可分别算出:
∴mn=mb+bd+dn。
如果m、n两地在同一条子午线上,用天文方法测出各地的纬度后,即可算出子午线1°的长度。法国的皮卡尔(pi-card.j.1620—1682)于1669—1671年率领他的测量队首次测出了巴黎和亚眠之间的子午线的长,求得子午线1°的长约为111.28公里,这样他推算出地球的半径约为6376公里。
或者用向心力与速度关系的公式测出.