20 lý do chúng ta biết trái đất là hình cầu

Ảnh của AJ Colores trên Bapt

Trong nỗ lực của họ để bao gồm tất cả các chủ đề trong chương trình giảng dạy nhất định, giáo viên thường tập trung nhiều hơn vào các kết quả và định lý phác thảo; trái ngược với việc đưa chúng ta vào một hành trình khám phá cách khoa học bắt nguồn từ những ý tưởng nguyên sơ, những thí nghiệm và toán học thường thanh lịch. Một vấn đề điều này dẫn đến là cuối cùng chúng ta biết một số sự kiện và công thức mà không nhớ làm thế nào chúng được phát hiện hoặc tại sao chúng lại đúng.

Kiến thức đã tồn tại trong vài năm đặc biệt dễ bị coi là điều hiển nhiên. Một ví dụ như vậy là kiến ​​thức rằng Trái đất có hình cầu trái ngược với mặt phẳng. Trong bài viết này, từ 'hình cầu' được sử dụng một cách nhẹ nhàng; hình dạng chính xác của Trái đất là một hình cầu dẹt, một loại hình elip.

Kích thước của chúng ta so với Trái đất quá nhỏ để nhận thấy một đường cong. Đối với một sinh vật nhỏ bé vừa mới học đi bộ quanh một khu vực nhỏ trên Trái đất, sẽ không có dấu hiệu nào cho thấy Trái đất tròn. Tuy nhiên, tổ tiên của chúng ta dần dần thu thập bằng chứng mâu thuẫn với quan niệm nguyên thủy rằng Trái đất phẳng. Bài viết này là một cuộc hành trình qua tất cả các ý tưởng và quan sát cho thấy Trái đất có hình cầu.

1. Tàu và đường chân trời

Đường chân trời là đường mà bề mặt Trái đất và bầu trời dường như gặp nhau. Khi những chiếc thuyền đi xa biến mất vào chân trời, họ làm như vậy từ dưới lên trước. Đỉnh biến mất sau đó, tạo ra ảo ảnh rằng con tàu đang chìm. Tương tự, khi các con tàu xuất hiện từ đường chân trời, đỉnh sẽ xuất hiện đầu tiên, và sau đó là phần còn lại của con tàu.

2. Chúng ta không thể nhìn thấy rất xa

Hãy nói rằng bạn đang đứng trên bờ biển phía Tây Bắc Mỹ vào một ngày đẹp trời. Mặc dù bạn có thể nhìn thấy mặt trời và mặt trăng trên bầu trời, khá xa, bạn không thể thấy Nhật Bản nếu bạn nhìn về phía tây. Lý do bạn không thể nhìn thấy ở xa trên Trái đất là ánh sáng truyền theo đường thẳng và do đó không thể đi theo đường cong của Trái đất.

3. Tầm nhìn và khu vực cao

Nhiều thủy thủ nhận thức được thực tế rằng các khu vực trên cao có thể nhìn thấy ở khoảng cách lớn hơn so với những khu vực ít cao hơn. Hơn nữa, nếu một người đang đứng trên một khu vực cao, họ có thể nhìn xa hơn vào khoảng cách so với nếu họ đang đứng ở độ cao thấp hơn. Độ cong của Trái đất chịu trách nhiệm cho những quan sát này.

4. Các hành tinh khác có hình cầu

Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ đều có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Năm 1781, William Hershel đã sử dụng kính viễn vọng của mình để quan sát chuyển động của Thiên vương tinh và phát hiện ra rằng đó là một hành tinh, không phải là một ngôi sao như đã nghĩ trước đây. Dựa trên những nhiễu loạn nhỏ trong quỹ đạo của Thiên vương tinh, người ta đã dự đoán rằng một hành tinh xa hơn cũng tồn tại. Năm 1846, sao Hải Vương được phát hiện là hành tinh đó (trước đây nó cũng được cho là một ngôi sao). Nếu các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta có thể được quan sát là hình cầu, tại sao chúng ta phải khác biệt?

5. Hầu hết mọi thứ là hình cầu

Không chỉ các hành tinh hình cầu, mà các ngôi sao và mặt trăng cũng vậy. Trên thực tế, các lực của tự nhiên là những vật thể có xu hướng hình thành thành hình cầu, cho dù chúng là thiên thể hay chỉ là bong bóng xà phòng. Trong trường hợp bong bóng xà phòng, sức căng bề mặt, muốn làm cho bong bóng nhỏ hơn theo mọi hướng, gây ra hình dạng hình cầu. Trong trường hợp các vật thể vũ trụ, đó là lực hấp dẫn cố gắng làm sụp đổ vật chất theo mọi hướng vì tất cả các nguyên tử được kéo về phía một trọng tâm chung.

Nếu một vật thể hình cầu đang quay, vòng quay sẽ làm phẳng phần giữa, làm cho quả cầu rộng hơn trên đường xích đạo và hẹp hơn trên các cực. Điều này là do, trong trường hợp quay nhanh, lực hướng tâm vượt qua lực hấp dẫn đang cố gắng tạo ra một hình cầu. Trái đất là một ví dụ về điều này, do đó hình dạng hình cầu bắt buộc. Sao Mộc là hành tinh quay nhanh nhất trong hệ mặt trời của chúng ta và do đó phẳng hơn Trái đất. Mặt trời quay chậm, nhưng có những ngôi sao khác quay nhanh và cũng có hình dạng dẹt. Quay nhanh cũng là lý do đĩa bồi tụ lỗ đen, hệ mặt trời và các thiên hà thể hiện hình dạng đĩa phẳng.

6. Sự thay đổi nhiệt độ từ xích đạo đến cực

Trái đất nghiêng 23,5 độ so với mặt trời. Bán cầu bắc nghiêng về phía mặt trời trong 6 tháng, trong khi bán cầu nam nghiêng đi và ngược lại. Do đó, trong khi các khu vực xích đạo nhận được ánh sáng mặt trời trực tiếp quanh năm, các khu vực cực dành nửa năm chỉ cách mặt trời. Sự khác biệt về tiếp xúc với ánh sáng mặt trời này dẫn đến nhiệt độ cao hơn gần xích đạo.

Độ nghiêng của Trái đất cũng giải thích độ dài cực đại của ngày và đêm tại các địa điểm cực. Mặc dù độ dài của ngày ở xích đạo gần như luôn luôn là 12 giờ do đường xích đạo luôn nhận được ánh sáng mặt trời trực tiếp, nhưng độ dài ngày và đêm ở hai cực bị ảnh hưởng bởi vị trí của Trái đất so với mặt trời.

Độ nghiêng của Trái đất cũng là lý do có bốn mùa và khi chúng ta tiếp cận đường xích đạo, cường độ của các mùa giảm dần cho đến khi chúng hoàn toàn không tồn tại ngay tại xích đạo.

7. Trái đất xoay quanh mặt trời

Ý tưởng Trái đất xoay quanh mặt trời lần đầu tiên được đề xuất vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên bởi Aristarchus of Samos. Đến lúc đó, người Hy Lạp cổ đại đã phát hiện ra rằng Trái đất tròn và thậm chí đã tính được kích thước của Trái đất cũng như khoảng cách của nó với mặt trời và mặt trăng. Tuy nhiên, việc Trái đất quay quanh mặt trời cho phép chúng ta kết luận theo nhiều cách mà Trái đất phải có hình cầu. Ví dụ, mặt trời mọc và lặn. Vì mặt trời không di chuyển nhiều so với Trái đất, nên Trái đất phải quay quanh trục của nó để có thể có chu kỳ ngày và đêm. Để Trái đất quay theo cách này, nó phải tròn.

8. Bóng của gậy

Gậy được đặt thẳng đứng trên mặt đất tại các vị trí xa có bóng có độ dài khác nhau. Người Hy Lạp cổ đại là những người đầu tiên so sánh bóng của gậy ở các địa điểm khác nhau. Chẳng hạn, họ phát hiện ra rằng khi mặt trời trực tiếp ở một nơi, cây gậy ở đó gần như không có bóng. Đồng thời, ở một thành phố khác, cây gậy ở đó đã đổ bóng. Nếu Trái đất phẳng, cả hai cây gậy sẽ hiển thị cùng một bóng vì chúng sẽ ở cùng một góc với mặt trời. Người Hy Lạp cổ đại không chỉ kết luận rằng Trái đất phải tròn, họ còn sử dụng các phép đo bóng để tính chu vi của Trái đất với độ chính xác khá.

9. Thủy triều

Lực hấp dẫn của mặt trăng làm cho các đại dương phình ra theo hướng của mặt trăng. Sự phình ra xảy ra ở cả hai phía đối diện với mặt trăng và phía đối diện. Mặc dù có thể không rõ ràng ngay lập tức tại sao có một chỗ phình ở phía đối diện với mặt trăng, lý do là chính Trái đất cũng đang bị kéo về phía mặt trăng, và do đó cách xa mặt nước ở phía xa. Vì điều này xảy ra khi Trái đất đang quay, thủy triều được tạo ra. Đặc biệt, điều này dẫn đến hai thủy triều (cao) mỗi ngày. Tất nhiên, điều này chỉ có thể xảy ra nếu Trái đất có hình cầu.

10. Hiệu ứng Coriolis

Trái đất quay nhanh hơn ở xích đạo so với ở hai cực. Điều này là do Trái đất rộng hơn ở xích đạo, do đó, một điểm trên đường xích đạo phải di chuyển xa hơn trong một khoảng thời gian nhất định so với điểm quay ở cực.

Giả sử bạn đã thiết lập một khẩu súng ở Bắc Cực nhằm vào mục tiêu ở đâu đó trên đường xích đạo. Nếu chúng ta cho rằng khẩu súng này hoàn toàn chính xác, tạo ra đủ sức mạnh để viên đạn tiếp cận đường xích đạo, rằng không có chướng ngại vật nào cản đường và không có gió, liệu viên đạn có bắn trúng mục tiêu không? Chắc là không. Bởi vì mục tiêu nằm trên đường xích đạo, nó di chuyển nhanh hơn súng và viên đạn có thể sẽ hạ cánh sang bên cạnh mục tiêu dự định. Sự lệch hướng rõ ràng này là hiệu ứng Coriolis.

Gió giống như viên đạn. Nó dường như uốn cong về bên phải ở Bắc bán cầu và bên trái ở Nam bán cầu. Do đó, ở Bắc bán cầu, bão và các cơn bão khác xoáy ngược chiều kim đồng hồ, trong khi chúng xoáy theo chiều kim đồng hồ ở Nam bán cầu.

Các phi công nhận thức được hiệu ứng Coriolis và tính đến nó khi lập biểu đồ các chuyến bay đường dài. Điều này có nghĩa là hầu hết các mặt phẳng không được bay theo đường thẳng từ gốc đến đích.

Hiệu ứng Coriolis cũng đóng một vai trò trong sự tồn tại của từ trường Trái đất. Từ trường được tạo ra do dòng chảy của chất lỏng trong lõi Trái đất được sắp xếp gần đúng theo cùng một hướng do hiệu ứng Coriolis, dẫn đến việc tạo ra một từ trường rộng lớn thấm vào Trái đất.

Do đó, từ trường của Trái đất và các hậu quả khác của hiệu ứng Coriolis như hướng dòng chảy của các hệ thống gió ở Bắc bán cầu và Nam bán cầu đều là những minh chứng cho hình dạng hình cầu của Trái đất.

11. Trọng lực

Nếu Trái đất là một mặt phẳng, tâm khối lượng của nó sẽ là tâm của mặt phẳng và lực hấp dẫn sẽ kéo bất cứ thứ gì trên bề mặt theo hướng đó. Điều này có nghĩa là nếu bạn đứng gần mép máy bay, trọng lực sẽ kéo bạn sang một bên về giữa mặt phẳng.

12. Biến động trong trường hấp dẫn của Trái đất

Trọng lực của trái đất yếu hơn một chút ở xích đạo so với ở hai cực. Có hai lý do cho việc này. Đầu tiên, do một điểm ở xích đạo quay nhanh hơn một điểm ở cực, nên lực hướng tâm hướng ra ngoài ở vĩ độ gần xích đạo sẽ lớn hơn và chống lại trọng lực của Trái đất nhiều hơn. Lý do thứ hai là do phình xích đạo của Trái đất (cũng do lực hướng tâm) gây ra cho các vật thể ở xích đạo cách xa trung tâm Trái đất hơn các vật thể ở cực và lực hấp dẫn giữa hai vật thể tỷ lệ nghịch với hình vuông của khoảng cách giữa chúng.

Các biến thể trong lực hấp dẫn của Trái đất có thể được đo lường và cung cấp bằng chứng cụ thể về hình dạng của Trái đất.

13. Bóng của trái đất

Trong nguyệt thực, mặt trời, Trái đất và mặt trăng được xếp thẳng hàng sao cho bóng của Trái đất rơi xuống mặt trăng. Bóng của Trái đất đã được quan sát là cong như hành tinh.

14. Chòm sao khác nhau ở các vĩ độ khác nhau

Tại bất kỳ điểm nào trên Trái đất tại một thời điểm nhất định, khoảng một nửa bầu trời có thể sẽ được nhìn thấy. Nếu bạn chính xác ở Bắc hoặc Nam Cực, bầu trời sẽ xuất hiện xoay quanh bạn và bạn không được nhìn thấy những ngôi sao mới khi thời gian trôi qua. Đối với bất kỳ điểm nào khác trên Trái đất, các chòm sao nhìn thấy sẽ thay đổi khi Trái đất quay. Tuy nhiên, các chòm sao ở quá xa về phía bắc hoặc phía nam không thể nhìn thấy từ bán cầu đối diện bởi vì chúng sẽ luôn ở dưới đường chân trời. Các chòm sao có thể nhìn thấy từ cả phía trên và bên dưới đường xích đạo, chẳng hạn như Orion, dường như bị lộn ngược khi bạn đi từ một bên của đường xích đạo sang phía bên kia.

Người đầu tiên quan sát sự khác biệt này trong các chòm sao có thể nhìn thấy và sử dụng nó để kết luận rằng Trái đất phải tròn là Aristotle (384 hiệu322 BC).

15. Hoàng hôn đôi

Có thể chứng kiến ​​mặt trời lặn hai lần trong cùng một ngày. Một cách điều này có thể được thực hiện là nằm xuống một cánh đồng mở, ngắm mặt trời lặn và sau đó nhanh chóng mọc lên và bạn sẽ nhận thấy rằng nó không được đặt hoàn toàn từ độ cao này. Bạn cũng có thể mang theo một người bạn. Một trong hai bạn nằm xuống và những người khác đứng và cả hai cố gắng để thời gian khi mặt trời lặn. Người đứng sẽ có một chút thời gian sau đó.

Để có hiệu ứng ấn tượng hơn, bạn có thể đến căn cứ của một tòa tháp cao, chẳng hạn như Burj Khalifa ở Dubai. Quan sát hoàng hôn, sau đó nhanh chóng đi thang máy lên tầng cao nhất có thể mở cho khách du lịch (thang máy di chuyển với tốc độ 10m / s). Bạn sẽ có thể xem mặt trời lặn một lần nữa.

Hoàng hôn đôi này, tất nhiên, sẽ chỉ có thể nếu Trái đất có hình cầu. Thí nghiệm ngược lại cũng có thể được tiến hành vào lúc mặt trời mọc.

16. Bản đồ là các hình chiếu 2D

Không thể làm phẳng một vỏ cam mà không làm biến dạng nó theo một cách nào đó (rách, kéo dài, v.v.). Tương tự, không thể tạo ra bản đồ 2D của Trái đất mà không đưa ra các biến dạng về hình dạng, khoảng cách, hướng hoặc diện tích đất. Đây là lý do có một số phép chiếu bản đồ Trái đất như Mercator, Gall-Peters và Robinson. Nếu Trái đất phẳng, việc tạo ra một bản đồ thế giới sẽ đơn giản hơn rất nhiều.

17. Chúng ta có thể đi du lịch vòng quanh thế giới

Chuyến đi vòng quanh thế giới đầu tiên trong lịch sử là cuộc thám hiểm của nhà thám hiểm người Bồ Đào Nha Magellan và phi hành đoàn của anh ta, hoàn thành vào năm 1522. Trong khi có 223 trong số 241 người ban đầu hoặc trên hành trình đã chết, kể cả chính Magellan, vài thành viên phi hành đoàn còn lại thành công trở lại Tây Ban Nha sau một chuyến đi vòng quanh thế giới.

Ngày nay, máy bay quân sự nhanh nhất có khả năng đi vòng quanh thế giới trong vòng chưa đầy 10 giờ.

18. Chúng tôi có bằng chứng chụp ảnh

Những bức ảnh đầu tiên về Trái đất từ ​​vũ trụ được chụp ở độ cao hơn 160km vào năm 1947, sử dụng tên lửa V-2 của Đức bị bắt từ Thế chiến II. Năm 2018, NASA đã công bố một bức ảnh về Trái đất và mặt trăng được chụp từ khoảng cách hơn 63 triệu km, cho thấy Trái đất và mặt trăng là những chấm sáng bị cô lập.

19. Lời khai là đáng tin cậy

Chúng ta có thể dựa vào thực tế là không có người vẽ bản đồ, nhà địa lý học hay nhà vật lý nào dừng lại để nghĩ rằng Trái đất có thể phẳng. Trên thực tế, Vogel lưu ý rằng, từ thế kỷ thứ 8, không có nhà vũ trụ học nào đáng chú ý đã đặt câu hỏi về tính hình cầu của Trái đất.

20. Vật lý quy tắc mọi thứ xung quanh tôi

Các chuyến bay, GPS, vệ tinh và các công nghệ hiện đại khác hoạt động nhờ sự hiểu biết của chúng ta về hình dạng và kích thước của Trái đất với độ chính xác phi thường. Nếu chúng ta sai về các chi tiết chẵn trong các phép đo Trái đất, chúng ta sẽ phát hiện ra.