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牛顿的理论地球形状推测

　

地球的形状

    牛顿从理论上推测出地球形状不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等。
    17世纪末，英国大科学家牛顿研究了地球自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的椭球体，赤道半径比极半径长20多公里。十七世纪末，牛顿研究了地区自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的椭球体。
    不过，直至牛顿宣布地球是两极稍扁，中间略鼓的球体之前，所有的人，包 括希腊的天文学家和欧洲的学者都认为地球是正球体。牛顿是从理论上推断出地球是一个扁球体的。他计算了旋转对均质液态球体的影响。在这个液态球体也就是我们所居住的地球中，所有微粒始终相互吸引。然后牛顿估算出旋转产生的向心力可能会产生1/230的离心率，换句话说，也就是地球两极处的半径比在赤道处的半径短1/230。随后牛顿列举了若干证据证明这一假设。他分析了法国科学院测量的子午弧数据，指出这些数据显示地球北部略微扁平。此外，牛顿还指出1672年一名法国学者带到加勒比海的摆钟由于靠近赤道走得更慢了。这是因为地球在赤道处略鼓，赤道离地球中心更远，重力减小的缘故。最后，牛顿还指出天文学家观察到木星在南北两极好像变得更平了。根据上述假设，牛顿得出一个惊人的结论：可以用赤道略鼓的原理解释2000年来令天文学家们困惑不解的难题：即二分点的岁差主要是由于太阳、月亮对地球赤道隆起带的重力作用引起的，岁差的周期大约是2.6万年左右。牛顿的理论消除了人们认为地球是一个正球体，沿圆形轨道围绕太阳旋转的看法。即，人类居住的这个星球不是一个圆圆的“桔子”，而是扁圆的“西红柿”。大地测量应该把自然的作用力也考虑在内。
    随后长达一个世纪的争论迎来了大地测量的黄金时代。人们展开了热烈的讨论，涌现出了许多具有颠覆性的理论。1700年，卡西尼一世主持的子午弧测量似乎证实了牛顿的假设。但他的儿子卡西尼二世对测量数据进行分析后发现牛顿的假设是错误的。地球的两极不是稍扁，而是稍长。也就是说，地球不是一个扁圆的“西红柿”而是长圆形的“柠檬”。这个问题不仅仅涉及到理论的修改，而且涉及到实际的地图测绘工作。因为在纬度上仅仅1%的误差就足以改变地球的形状，即地球就可能从扁球体变成长球体，或相反。
    为解决这个问题，科学院派出一支测量队前往秘鲁测量地球是否在赤道处略鼓，同时还派另外几名持相反意见的科学家到靠近北极的拉普兰测量地球的曲率。科学通过这次测量再一次大发光芒，信仰牛顿学说的物理学家们一时间成为公众观注的对像，院士们激烈的争辩为巴黎的沙龙又增添了一道风景。1740年，法国王室资助卡西尼三世测量敦克尔克至佩皮尼昂之间的子午弧长度，以平息关于地球形状的争论，并重新绘制法国地图。卡西尼三世在返回途中宣布父亲的看法是错误的，地球确如牛顿推测的那样是扁圆形的球体，尽管科学家们对两极扁平程度的看法仍然大相径庭。
　

　

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