人类要离开地球多远,才能看到整个地球?

人类目前的足迹最远是到达月球 , 从月球上看地球 , 可以看到一个圆圆的巨大球体悬挂在上空 , 而且由于月球被潮汐锁定的原因 , 月球上在一个地点看地球的位置 , 是永远不变的 , 宇宙的浩瀚、地球的美丽以及人类的渺小 , 在此刻完美地结合在一起 , 形成了强烈的反差 , 这种震撼、壮观以及孤独的感受 , 估计只有登上月球的宇航员能够感受到 。
人类要离开地球多远,才能看到整个地球?
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除了月球之外 , 在天空中执行太空探测任务的 , 还有处在国际空间站和我国天宫空间站的航天员们 。 不过 , 由于距离地球相对于月球来说 , 实在太近了 , 从空间站上看地球 , 只能看到地球的一部分 。 有人估计要问了 , 人们要离开地球多远 , 才能看到整个地球?
不要抬杠
估计很多人第一反应 , 离多远都不能看到整个地球 , 因为地球是一个球体 , 在地球的一侧 , 最多只能看到面向观察者的一半 , 这种理解当然是正确的 。 我们不妨换一种思路 , 那就是究竟离多远 , 才能看到完整的一半呢?
估计又有人提出了抗议 , 你离多远 , 都不可能看到完整的一半 , 因为观察者无论距离地球是远还是近 , 人眼对地球上下的视线都会存在一定的夹角 , 而这个夹角的两条射线与地球的相切点 , 与地球球心连线不可能在一条直线上 , 也就是说 , 观察者看到地球的两条地面切线 , 永远不可能平行 , 因此观察到的地表面积 , 只能无限接近总面积的一半 。
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当然 , 这种理解也是正确的 。 如果这样想 , 那么这个问题就无解了 , 也没有讨论的意义了 。 这里我们就再换一种思路 , 那就是通过一定的方法 , 来求出人眼能够看到地球是一个球体的最近距离 。
人类对地球形状的观测历史
在人类在地球上诞生以后 , 相当长的时间内 , 人们受限于认知水平以及观测条件 , 认为地球是一个平面 , 被一个大穹顶“盖”在下面 , 形成了“天圆地方”的习惯性思维 。
公元前5世纪时 , 古希腊数学家毕达哥拉斯 , 很早就提出了地球是圆球体的设想 , 这个设想的提出 , 是具有划时代意义的 。 到公元4世纪 , 古希腊科学家亚里士多德 , 利用观测发生月食时 , 地球在月球上投影边缘的弧形特征 , 推测出地球应该是一个球体 。
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到了近代 , 随着航海技术的不断发展 , 葡萄牙人麦哲伦、我国的郑和等航海家 , 都进行了长距离的航海历程 , 在长时间、远距离的航海过程中 , 进一步印证了地球是一个球体 。 其中 , 最为明显的例子就是观测船只在海面上航行时 , 由远及近时我们会先看到桅杆再逐次看到船体的下部分 。
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17世纪时 , 物理学家牛顿发现了万有引力 , 并且应用这个理论进行了地球重力常数的测量 , 发现无论在地球的什么地方 , 重力常数的差异都很小 , 说明地球表面与球心的距离相差也比较小 , 这种情况也只能用地球是一个近似的球形来解释 。 牛顿还运用万有引力公式 , 通过测量地球不同区域重力常数的差异 , 得出了地球的赤道半径比两极半径要稍微偏大的结论 , 证实地球不是一个完美的球体 , 而是呈现椭球体的形状 。
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从上世纪50年代之后 , 随着人类科学技术特别是航空航天技术的飞速发展 , 通过向外太空发射大量的卫星以及探测器 , 可以从距离地球表面越来越高的位置来拍摄地球 , 从而为人们展现了地球球体的形态 , 更为精准地测算出地球的半径以及扁率 。
站在高处一定能看到地球是球体吗?
由于地球的尺寸 , 在我们人类看来巨大 , 达到了6300多公里 , 然而 , 我们人类的目视范围是非常有限的 。 假如没有脱离地球大气层的环境 , 那么极易受到大气层、建筑物或者其他遮挡物的影响 , 使得我们无法看到更远的区域 , 当然更看不到地球的曲率 。 如果我们看不到一个大范围的曲率 , 那么何谈认为地球是球体呢?
那么 , 我们假设人在地球的表面 , 天气状况非常好 , 也没有什么遮挡物 , 我们人眼能够看到非常远的地方 , 在这样的情况下 , 所看到地面的最远处 , 即人眼视线与地球表面的切线点 。 根据勾股定理 , 一个1.7米的人能看到的最远距离只有4650米 。 而如果站在世界最高峰珠穆朗玛峰的最高点上 , 周围与山顶的落差大约在3700米左右 , 那么我们看到的最远距离大约为217公里 。 由这个距离 , 与地球的半径相比 , 相差还是非常大的 , 根本无法体会到地球的曲率来 。