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地球古今 談

地球古今 談. 地球 與其他星體相互運行關係的發展. 地心說 － 亞里斯多德： ( 西元前四世紀 ) 宇宙是球狀且有限的，而地球位在宇宙的中心。 行星與其他天體是附著在以地球為中心的許多球殼上，而這些球殼以不同的速度旋轉。. 地球與其他星體相互運行關係的發展. 地心說 － 托勒密 ： 周轉圓模型 ( 西元二世紀 ) 地球是宇宙的中心，而 月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星 依序繞地球運行。 可解釋行星逆行. 地球 與其他星體相互運行關係的發展. 地球 與其他星體相互運行關係的發展. 日心說 － 哥白尼 ：十六世紀初

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地球古今 談

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Presentation Transcript

  1. 地球古今談

  2. 地球與其他星體相互運行關係的發展 • 地心說－亞里斯多德：(西元前四世紀) • 宇宙是球狀且有限的，而地球位在宇宙的中心。 • 行星與其他天體是附著在以地球為中心的許多球殼上，而這些球殼以不同的速度旋轉。

  3. 地球與其他星體相互運行關係的發展 • 地心說－托勒密：周轉圓模型(西元二世紀) • 地球是宇宙的中心，而 月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星依序繞地球運行。 • 可解釋行星逆行

  4. 地球與其他星體相互運行關係的發展

  5. 地球與其他星體相互運行關係的發展 • 日心說－哥白尼：十六世紀初 1. 太陽是宇宙中心。除了月球外，所有行星（包括地球）都是以圓形軌道繞行太陽運行。 2. 恆星則是附在離太陽很遠的天球，並且靜止不動。 3. 可解釋行星的逆行現象。 錯誤

  6. 地球與其他星體相互運行關係的發展

  7. 「地心說」解釋火星的逆行 • 地心說： 火星繞地公轉軌道為均輪，火星除了在均輪上移動，另有本輪的運轉（如圖，從綠圈→藍圈→紅圈），所以火星軌跡便從①→②→③。

  8. 托勒密解釋火星的逆行 火星

  9. 「日心說」解釋火星的逆行 • 地繞日一圈週期比火星繞日一圈週期短， 如圖： E1→P1→火星投影在1 E2→P2→火星投影在2 E3→P3→火星投影在3 E4→P4→火星投影在4 1→2→3順行 3→4火星逆行 • 與現在觀測結果符合

  10. 行星的順逆行

  11. 上課 • 夫妻約定把“上床”叫“上課”。 • 一日老婆發短信給老公：“今晚上課。” • 老公回信：“有應酬，改自習！” • 老婆不悅。 • 次日老公說要上課， • 老婆回曰：“不必了，昨晚我已請家教！”

  12. 地球的形狀 • 地球是圓的－畢達哥拉斯 ：駛近的船桅頂先出現

  13. 地球的形狀 • 地球是圓的－亞里斯多德： • (1)旅行的人向南走，其所看到南方的星座位置會變高，代表地表是有曲度的。 • (2)由月食的影像知道投射在月球上的是地球 • 的影子，地球形狀是圓形。

  14. 古今對地球形狀的看法 • 地球是圓的－麥哲倫：航海繞行地球一圈，證明地球是圓球狀。 • 地球是圓的－現代太空觀察： 1961年蘇聯人乘坐太空船進入太空，目睹圓球狀的地球。

  15. 古今對地球形狀的看法 • 地球是扁橢圓形 • 牛頓：地球自轉因而使赤道所受的離心力最大，南北兩極最小，如此造成地球赤道半徑略長而兩極半徑較短。 • 李歇爾：1672年，法國天文學家經由鐘擺實際測量的結果，發現地球赤道的重力值最小，往兩極方向重力值則較大（單擺的週期（T）與其擺長（ℓ）和重力值（g）的關係為： 。重力大表示距地心較近

  16. 1672年，法國天文學家李歇爾鐘擺實際測量 巴黎 地球非正球體 蓋亞那 鐘擺較慢 地球半徑較大 重力較小

  17. 單擺的週期(T)與其擺長()和重力值大小(g)的關係為：，當擺長長度固定時，單擺週期與重力值大小有平方反比的關係。所以赤道與兩極的重力值大小，可由單擺時鐘測量。單擺的週期(T)與其擺長()和重力值大小(g)的關係為：，當擺長長度固定時，單擺週期與重力值大小有平方反比的關係。所以赤道與兩極的重力值大小，可由單擺時鐘測量。 單擺的週期

  18. 古今對地球形狀的看法 • 西方對地球形狀概念的演變 • 地球是扁橢圓形：1735～1744年，由法國巴黎科學院執行量測地球弧度，進一步證實地球為扁球體。 • 參考橢球體：美國國防部製圖局在1984年建構的「參考橢球體」最為常用。地球的長軸（赤道半徑）參考值為6378137公尺，短軸（兩極半徑）為6356752公尺，扁平率為三百分之一。

  19. ≒ 300 6378.137 參考橢圓球體 • 扁平率（f）是以橢球體的長軸(a)與短軸（b）來計算，公式為： 6356.752公里 6378.137公里

  20. 古今對地球形狀的看法 • 地球是不規則形：現代由無線電波觀測、衛星定位測量以及地面重力測量，精確的繪製出地球外形，發現地球是略呈不規則形。

  21. 地球大小的測量 一、追溯至西元前240年左右，當時擔任埃及亞歷山卓圖書館長的埃拉托斯特尼所做的日影觀察 二、如圖： A為賽伊尼的水井，每年 時分，陽光 進入，B為亞歷山卓，夏至正午太陽偏離天頂的角度α（約7.2°） 夏至正午 直射

  22. 地球大小的測量 二、如圖：α =γα/360＝AB/2πR AB距離約800公里， 地球的圓周長(2πR) =800×360/7.2=40000公里 三、測量誤差： 與今日的結果，赤道周長為40075公里，子午線周長為39941公里相比，誤差在1%之內。

  23. 利用太陽光同時直射與斜射兩地而計算出地球大小。假設星球為圓球形，如右圖，位於同一經度的二地，於正午同時觀察陽光入射角（圖中∠1及∠2），延長與日光甲夾角∠3＝∠2（內錯角），且∠1 ＝∠3 ∠AOB，即∠1＝∠2 ∠AOB ∠AOB ∠1 ∠2， ∠AOB/AB 弧＝360/2 πR 若知道A與B的距離， 即可求得地球半徑R。 地(星)球大小的測定

  24. 地殼均衡學說 喜馬拉雅山區的重力測量 理論值：重力測量時應受高大山體的引力影響，如圖上c位置。 實測值： 鉛垂偏移角度 小於理論值， 如圖上b位置。

  25. 山愈高→質量愈大→引力較大 理論偏移值 地殼 實際偏移較小 ？ ？ 地函 引力較理論小 組成高山的物質密度較小? 高山的下方物質密度較小?

  26. 地殼均衡學說 地殼均衡學說 以浮力原理解釋，不同厚度的地殼浮在密度較大的地函之上。 地函內之某一深度處，各地所承受來自上方岩石的壓力值皆相同。

  27. 地殼均衡學說 山根：高山有較深的山根，而較薄的地塊之下有密度較大的地函補償(補償深度)，故在最厚地塊底部之深度以下，單位面積上的總質量大約相同，以維持地殼平衡。

  28. 地殼均衡學說觀測證據 若上覆地表物質的質量增加，那這一部分的地殼深度就會往下延伸。若上覆地表物質的質量減少，那麼地殼的深度就會往上抬升。 D=2.8 冰 D=2.8 D=2.8

  29. 地殼均衡學說觀測證據

  30. 地殼均衡學說觀測證據 • 證據：北歐與北美地區自末次冰盛期結束後，氣候回暖，因上覆的積冰融化，使地殼不斷往上抬升。

  31. The end • 兩公婆打架，把一枕頭扔到樓下，一乞丐正好路過，甚喜，接著又飛下一床被子，乞丐狂喜，抹著眼淚沖樓上喊：" 樓上的大哥，行行好，把那女的也扔下來吧！"

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