六分钟告诉你地球在宇宙中多大（如果地球直径变成百亿公里）

人类科学的发展伴随着我们对地球形状以及地球在宇宙中位置的了解，但是在科学的认知方法出现之前，我们人类总是会通过直觉去判断一件事物，于是我们就认为地球是平的，因为我们不管在哪里看，不管站在多高的位置上都能看到遥远的地平线，不仅如此，我们看到的地面也是一个平面，所以古人认为天圆地方，天空就是扣在地面上的一口大锅。

不仅如此，我们还看到了日月星辰在天空的帷幕上规律的运动，而我们站在地球表面是静止不动的，所以古人认为地球是太阳系、甚至宇宙的中心，这个说法也正适应了当时的神创说，人类是上帝的儿子，一些都要以我们为中心。现在我们知道，地球并非是一个平面而是一个球体，它也并非是宇宙的中心，而是在围绕太阳运行，地球只不过一颗普普通通的岩石星球。能有这样的认知，完全得益于人类科学的发展，那么如题所说，把地球的直径扩大到百亿公里，我们利用现在的认知还能否知道地球是个球形？

首先说下，人类是怎样知道现在的地球是个球？

这个问题一直困扰人类，有些人秉持了自己没看到就不相信的原则，到目前为止已经21世纪了，还有人相信地球是个圆盘。有些人甚至自制火箭不顾生命安危都要上太空瞧一瞧地球到底是什么样子的！可见其对扁平地球的深信程度。

通过引力能否知道地球是个球？

你可能会想，如果地球是扁平状的，那万有引力在各地大致都一样，我们都能感受到1个G左右的加速度这是怎么回事？其实解决这个问题的正是爱因斯坦，等效原理告诉我们引力和加速度是等效的，所以地平论的人会说，在扁平的地球下有一个加速的动力装置，一直在给地球提供加速度，所以我们感受到了引力。因此你用引力是无法驳倒他们的说法的。

那么我们能否利用地球在月球的投影来知道地球是个球呢？

在古时候，人们对天空中最了解也是观察最多的两个天体就是月球和太阳，对月相的变化也是了如指掌，如果我们在日落时分观察新月时就会看到以下的景象：

我们可以看到月球上发光和不发光的边缘呈现出了圆形，在接下来的几天里我们都在同一时间出去看月亮，就会发现两个现象，并且这两个现象日复一日的在发生变化。

首先，月球每晚都会向东（与日落位置相反）移动一个固定的角度，大约为12度，也就是一个人手掌的宽度。而且月球一开始的小月牙会慢慢变大，直到你看到半月，最后达到满月。以上两个现象就能让人们得出一个结论：月球在围绕地球运动，并且月球相位的变化是因为太阳光照射到月球不同位置造成的。看下图：

我们知道在满月的时候有时会发生一个特殊的天文现象，就是月食，月食发生的时候，地球、太阳和月球会成为一条直线，那么地球的影子就会落在月球上，那么我们能否通过地球在月球上的影子判断地球的形状呢？

看上图的话，如果我们仔细观察地球的影子，就会发现影子边缘呈圆形，这能否说明地球就是个球呢？很遗憾，并不可以，古人只能通过这个方法知道地球是个圆盘或者球形。看下图：

一个球和一个圆盘都会投影出圆形的影子，因此仅通过这个方法就认为地球是个球，在科学上并不严谨。

我们能否通过船的桅杆确定地球是个球

还有大家常说的在地球上，我们可以通过观察船体桅杆的方法去判断地球是个球，其实这个方法在理论上可以，但是由于地球的曲率十分大，我们站在海边能看到的距离有限，一个船体桅杆不够高的话很难观测到这种现象，在古时候没有观测设备的情况下，仅凭肉眼很难去对地球的形状得出一个科学的认知。

要想知道地球是个球，就要提到2000多年前的埃拉托色尼

我们生活在北半球，如果在一天内观察太阳在天空中的轨迹时就会发现，太阳会从东边开始升起、在南部天空到达每天的最高点、然后从西边下落。但是太阳在全年中的轨迹会发生变化，夏至的时候太阳在天空中的轨迹会达到最高位置，而在冬至的时候太阳在天空中的轨迹会更接近地平线。全年太阳在天空轨迹如下图：

在夏至时分，如果太阳在头顶上直射，那么任何物体都不会产生阴影，如果一个物体和太阳光之间有夹角的话，就会产生投影。

埃拉托色尼在亚历山大港生活期间，他发现任何物体在全年都会在阳光下投下阴影，也就是太阳在天空中最高点的时候也存在投影，并且他根据垂直于地面的木棍所产生的阴影长度，算出了太阳光与木棍的夹角是7.2度。但是这时埃拉托色尼却收到了南部城市西恩纳人们发来的信件，上面说：在正中午时，有些物体没有影子了！

为什么会这样呢？为什么埃拉托色尼生活的地方物体会有影子，而在同一经度上的南部城市西恩纳的物体却没有影子？这只能说明，此时的阳光正在垂直的照射西恩纳，而在亚历山大港却存在7.2度的夹角，如果我们认为太阳光是平行的，那么就只能说明地球是有曲率的，是个球形。而且埃拉托色尼根据两个城市之间的距离更是算出了地球的周长。这就是人类第一次通过科学的手段对地球形状和周长的测算。

那么现在回归今天的问题，地球直径百亿公里我们还能知道知道地球是球形吗？

通过月球投影，我们依然只可以知道地球是个球或者是个圆盘。通过观察地球上任何跟曲率有关的现象，例如：船的桅杆，依然无法准确的判断地球的形状。但是利用埃拉托色尼的方法依然可以知道地球的形状，只不过难度会增大很多。

首先如果地球变大，那么地球围绕的恒星也会相应地变大很多，太阳光照射到地球的时候，依然可以认为是平行光。不过如果在同一经线上的两地之间距离很小的话，我们根本分辨不出来太阳光与地面垂线（木棍）之间夹角的变化，人们可能会错过发现这个现象的机会。只有相距十分遥远，才会观察到两地之间阳光照射角度的变化，在古代由于通讯技术的限制，这样就会为科学的发展带来极大的障碍。

不过，总的来说，根据我们目前掌握的科学知识是可以知道地球的形状的。今天，我们任何一个人都可以利用埃拉托色尼的方法知道地球的形状和算出地球的周长。不过可惜的是，如果地球的直径变为百亿公里，我们人类可能无法亲眼看到地球的形状，也无法去证实自己的科学理论是否正确。

因为如果地球直径变得那么大，以我们人类目前得火箭是无法逃离地球引力的，所以我们根本不可能去太空看地球，也永远不可能知道我们计算的是否正确。