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天空中的地球

本书是为喜欢了解周围的事物，且对于宇宙的情况想没有太多的付出就可以得到一些基本的、明确的概念的读者而编写的。我们是在什么东西上行走？地球在无限空间里占有什么地位？维持地球上的生命的太阳光是什么？我们头顶上的天空是什么？黑夜里发光的星星是什么？要想得到解答这些疑问的知识，并不是无益的。如果没有关于宇宙的基本知识，我们便只能永远受着自然界的影响而不明白其原因。这样的基本知识，我们不但可以不太费神地获得，而且还可以从学习中得到无穷的趣味。天文学绝不是孤僻的、高不可攀的科学，它是和我们接近的一门学问，在我们的一切知识里它是需要的，同时它能使我们入迷，给我们无比的快乐。我们不能漠视天文学，因为只有它才使我们明白，我们在哪里，我们是什么，而且它并不像有些学者所说的那样，使你认为它充满了数字。数学的公式不过是像建造华丽宫殿的架子，当架子一经拆掉，这神圣的殿宇便在天穹上放出光辉，在惊奇的眼睛里，显现出它的伟大和辉煌。

这并不是说阅读这本《大众天文学》一书的人就不需要专心致志。这样的书虽然比一本小说更真实、更亲切，可是唯有你细心地去读，书中的基本概念才能成为你经久不忘的科学知识。读一本小说，有时候到后一页，读者还是和开始一样，没有得到什么知识；可是任何人读了一本科学书，都会扩大他的认识范围，提高他的判断能力。我们简直可以说，在我们的时代里，如果一个人对近代天文学的伟大成就一无所知，那么他就不能叫做一个受过教育的人。

但是只需要稍微改变一下情况便不会有天文学了：如果我们的大气中水汽的成分稍微多一些，使地球披上浓云的外衣，或裹上一层不透光的被盖，把天穹和它上面发光的星星掩蔽起来，于是我们就生活在永恒的浓雾里，对于天上奇妙的现象全无所知了。这样一来，我们人类的生活、意识和哲学一定会和今天大不相同。

研究星辰的科学已经不是少数专家们的秘密，天文学启发了一切人的智慧，并且揭示了自然界。这说明如果没有它，人们便不知道自己在万物中所占的地位。即使是粗浅的一点天文学知识，也是人们所需要的，因为今天每一个人都有必要了解宇宙的真相。

天文学给我们揭示的一切真相里，对于我们来说，重要而且也是使我们感兴趣的，首先就是它说明了我们所居住的地球是一颗行星，并且说明了这颗行星的形状、大小、质量、位置和运动。要研究天，先懂得地，因为地球是和我们接近的。古代天文学的发展，就是从研究我们地球的位置和运动出发的，但是必须依靠近代天文学，我们对于这颗行星才有确切的认识。根据观测表明：地球绝不是宇宙的中心，它在时间的洪流里，奔向一个我们不了解的目标，它迅速地旋转着，载着它表面上生死不已的人类在太空运行。

几千年来，人类关于地球的性质和它在宇宙中的位置以及宇宙的一般构造的认识是错误的。假使没有天文学，人类的有关认识到今天还会照样错下去；即使在今天，也还有许多人由于缺乏天文学的基本知识，对于我们居住的世界存在着荒谬的看法。

现在，上小学的孩子们很容易说出"地球是圆的"这个真理来。可是他们却没想到，人们经过多大的努力，借着几何学和天文学的帮助，才发现了这个真理。

我们放眼望去，大地是一个广阔的平原，虽然它表面有各种各样起伏的地形：青翠的山岭、美丽的峡谷、高耸的山脉、蜿蜒的河流、明媚的湖泊、辽阔的海洋以及千变万化的原野。大地又好像是固定地稳立在永恒不变的基础之上，上面是阴晴变化的天，它又好像是宇宙的不可动摇的基石，日、月、星辰都似乎在围绕着大地转动。根据这一切表面的现象，人们很容易相信地球是宇宙的中心，它是为了人类的居住而被创造出来的。这种浮夸的看法，只要没有人提出异议，就很可能长久地被人类保留下去。

原始人愚昧的生活经历了漫长的岁月，他们以整个精力忙于寻求食物。后来，他们的智力逐渐发展起来，想方设法地防备自然的灾害和抵御仇敌的袭击，以及增加他们物质上的财富。智慧是慢慢发展的，直到有24小时，在东方宽阔的原野上，有人开始观测星辰的运转，于是就诞生了天文学(引起天文学发展的主要原因，是我们想了解天文现象对于劳动生产的关系，而不是少数人因好奇而观测星辰的结果。——译者注)。起初，只是一些牧羊人在黄昏日落、黎明日出时注意一些简单的天象。例如，月亮的盈缺，月亮比太阳和星辰晚一些升起，布满繁星的天空在我们的头上缓缓地变化，行星在星座里的运动，流星好像从天空中飞了出来，神秘而可怕的日食和月食，奇怪披发的彗星，这一切便是几千年前古代人观测研究的对象。天文学是古老的科学，远在有文字以前，人类已经研究天象，还创造了一种原始的历法。原始的观测记录因战争而遗失，现今所保存的年代悠远的观测，首推中国历史的记载。例如，公元前2679年的新星，公元前2316年的彗星等。中国人还记下了公元11世纪冬至日太阳是在宝瓶座β星附近，而现在它却在人马座γ星附近，相距有40多度之差。古埃及人在公元前4200年间已经有相当完备的历法，他们把惯用了几千年以360日为一年的历法改为以365日为一年的历法。7天为一个星期的周法，也有了它在天文学上的根据。虽然它在公元3世纪才传至欧洲，虽然一周7天的名字和每月的名字一样，字源同样出于拉丁语，然而事实上，远在公元前许多年前，星期的制度已经创始于犹太或巴比伦了。这七天的命名，是根据古人所知的运动的星辰：日、月、火、水、木、金、土七星。假使那时候人们已经认识我们在1781、1846和1930年陆续发现的天王、海王和冥王(2006年8月24日国际天文学民间联合会大会的决议通过：冥王星被视为太阳系的矮行星，不再被视为大行星。——编者注)三星，也许今天的一个星期是10天，而不是7天。时日的划分若有了差异，对于社会的组织就不能没有影响。

公元前800年间，大约在荷马时代，人们以为地球的周围环绕着名叫俄刻阿诺斯(Okéanos)的海洋。海水充满下面的半球，只有上面的半球才对着天。太阳(赫利俄斯，Hélios)每晚落在这海里就熄灭了它的火，在海洋深处洗了一个澡以后，第二天早上重新点燃了它的火。

古人根据表面的观察，以为夜晚星辰闪烁的天空和昼间阳光普照的天空是两样的。如果那时有人敢说，白昼的天空也充满了星星，正和夜里一般，只是因为太阳的强烈光辉将星光掩蔽，我们才看不见星星，那么这个人一定是一位有才、有胆的理论家。

不久，人们便注意到太阳、月亮、行星、恒星都有东升和西落的现象，而且在落下去和升起来的时间间隔里，这些星辰都应该从地下面经过。地下面！这三个字具有多么大的革命性的意义啊!一直到了那个时候，人们总以为我们脚下的地是无限的深厚，它一定是建立在坚实的基础上面，否则他们便不能设想为什么地是这样的稳定。可是，星辰在我们头上所走的弯曲的路径，既然在它落下地以后仍然继续进行，到第二天再从地下升起，那么我们便应该设想地下有广大的走廊，使天上的这些火炬通过。有些人以为地像一张圆桌，立在12根支柱上面；又有人以为地像一个圆顶，载于4个铜像的背上。但是世界需要支撑的这个看法，不管支撑的东西是柱、是铜像或是山，总不能消除掉疑问，因为这些支撑的东西也应该有它们的基础。天穹好像围绕着我们在旋转，于是使地球稳定的这个支柱便无处安放，而不得不打消有支柱的这个见解，因此，我们便不能不承认地是悬空无靠的。

如果我们相信迪欧根尼(Diogène de La?rt)的话，这便是阿那克西曼德(Anaximandre)在公元前500年间所得出的结论。我们有理由把认为地球是悬空的这个看法当做是天文学上的一个大发现。与荷马同时代的赫西奥德(Hésiode)以为地是一个圆盘，处于天穹和地狱之间，其间的距离曾经被伏尔甘(火神，Vulcan)所测定，他的砧从天穹落到地面需要九日九夜，再从地面落到地狱也需要同样长的时间。关于宇宙构造的这种见解，在许多年代里一直支配着人们的思想。但进步的火炬已经点燃，便不会熄灭。地理学的发展与对月食的观测(图4)证明我们所居住的世界实在是一个球。于是人们便想象这个伟大的球处在宇宙的中心，别的天体——月亮、太阳、行星和恒星，从现象上看来，都围绕着地球，依照大小不同的圆周转动。

图4月食时(1921年10月16日)地球的黑影在月亮上的情形(地影的轮廓是圆的

近年来，我们对于地是球形的这个论断已经得到直接的证据，这便是从很高的一点拍摄地平线的照片。1935年有人用上升到平流层的气球，在高出地面22千米处拍照，近更有人用火箭载着照相机射到100千米高处去拍照(本篇封面图，即图1)。地平线的曲率在张照片上已经可以看得出，在第二张照片上，更是非常的明显(本篇第七章)(1961年以来，载人宇宙飞船已经从更高处拍摄了许多地面照片。——校者注)。

天文学家细心观测天体的视运动已有2 000年的历史。在研究的过程中曾出现过很多奇特的不能解释的复杂问题，这些问题一直到他们明白自己对于地球位置的认识是错误(和过去他们认为地球是稳定的一样)时，才获得了解决。不朽的哥白尼反复地讨论了在他 2 000 年以前的古希腊人，如伊塞塔斯(Hicetas)、埃斯方特(Ecphante)、斐洛劳斯(Philolaüs)、柏拉图(Platon)、赫拉克利德(Héraclide)和阿利斯塔克(Aristarque)等提出的地球运动的学说，这一学说曾于1440年被尼科拉?德?曲萨(Nicolas de Cusa)主教重新提出，但总是不被人们接受。这位博学的波兰僧正(即哥白尼)在1543年与世长辞时，给科学留下了一本巨著(指《天体运行论》(De revolutionibus orbium coelestium)，旧译《天旋论》)，明确地揭露了人类对宇宙长期的错误认识。

地球在24小时内绕着自己的轴转动一周，由这一运动所形成的现象，便是天穹围绕地球转动一周，这是哥白尼所说明的个真相，而且从此就被肯定下来。这也是我们首先要考查的事实。上面已经说过，我们对于天文学的学习，将从研究地球在空间的位置和它的各种运动开始。

地球绕着自己的轴旋转，不过是它的一种运动。它被太阳的引力控制在一个轨道上绕着太阳运行，日地平均距离是1.49亿千米，在一年内绕了一个约有9.4亿千米长的大圆周。

我们的地球要在36514日里绕这样大一个圆周，它在空中运行时，24小时要走257万千米，一小时要走10.7万千米，一秒钟要走30千米，这是很容易计算出来的。

我们在空中运行的速度比快的火车还要快 1 000 倍，而火车比乌龟要快 1 000 倍。如果我们开出一列火车去追赶地球，那正像一个乌龟去追赶火车!我们的地球在天空中运行的速度比炮弹的速度还要快30倍。

假想有人在空中距离地球轨道不远的地方，看见一个渐渐增大的星球滚滚飞奔而来，盖住了整个天空，然后又向空间深处飞驰而去，他该是怎样的惊诧！

我们住在这样一个运动着的球上，差不多就像附在射击到空中的炮弹上的灰尘一样。空气、水和我们周围的一切都参加地球的各种运动，所以除了去观测那些不参加这些运动的星辰以外，我们是不能够证明有这些运动的。这颗载着我们的行星的运动，既不受摩擦，也不会碰撞，沉寂地在永恒的天空中运行着，这是多么奇妙的结构啊！地球在它理想的轨道上庄严地运动着，比在澄静的湖面上划行的小船还要轻盈。