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人眼 假如坐飛機一直往高處飛，到多高的距離可以看到地球是圓的？

地球是我們賴以生存的美好家園，從許多太空圖片中，我們可以看到地球這顆湛藍的星球，與月球一起懸浮在星際空間中，那種宇宙空間的浩瀚、地球的美麗和人類的渺小，在此刻形成了強烈的反差和完全的結合，這種感覺著實震撼。而我們所看到的地球在宇宙空間中的圖片，絕大部分是人工合成的，有一些是探測器和宇航員在離開地球以后，距離很遠的地方拍攝的。那么，如果人們要實地用自己的肉眼，親自觀察到完整的球狀地球，至少需要在多高的區域呢？


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人類對地球形狀的觀測和研究歷史
人類祖先自從登上歷史舞臺，開始依靠智力來征服、改造自然時，不但會仰望星空思考宇宙的奧秘，而且還會俯視大地，對人類自身以及腳下大地是什么樣的、怎么來的進行深層次的“靈魂拷問”。在近現代以前非常漫長的人類社會發展進程中，受限于認知水平以及觀測條件的限制，人們習慣于地處“天圓地方”的概念之中，根本沒有地球是球體的概念。后來，隨著航海技術的進步、數學理論的發展和觀測設備的完善，人們才逐漸改變了傳統的觀念。


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其中，最為直觀的方法就是環海航行，無論是西方國家的麥哲倫，還是我國的鄭和，都通過漫長的航海歷程，證明了地球是球體的結論。而在我們的日常生活中，通過觀測船只在海面上航行的遠近狀態，也能間接證明地平線不是平的。比如，當海面上的船只靠近我們時，我們會先看到船的桅桿，然后再從上到下依次看到船體的其它結構部分。


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而在距今更遠的時代，公元前5世紀時，古希臘的數學家畢達哥拉斯，就提出了地球是圓的設想。在公元4世紀時，古希臘科學家亞里士多德，通過觀察月食發生時在地球在月球上的投影變化，發現陰影邊緣具有明顯的弧形特征，從而最早通過天體投影的觀測方法，推測出地球應該是一個球體。


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除此之外，在17世紀時，偉大的物理學家牛頓發現了萬有引力，而且應用這個理論進行了諸多關于地球重力常數的測量，結果發現無論是在地球的哪個地點，重力常數的差異都非常小，如果地球是方形、片形或者其它不規則的形狀，則不會出現這種情況。另外，牛頓還根據測量出重力常數在不同區域的微弱差異，提出了地球是一個赤道半徑比兩極半徑稍大的扁平球體的論斷。


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再后來，隨著科學技術的飛速發展，進入20世紀50年代之后，人類向外太空開始陸續發射大量的人造衛星和天體探測器，以照片的形式更加直觀地看到了地球在宇宙空間中的球體形態，而且學精確測量出了地球的赤道半徑、兩極半徑和扁率。


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處在高處就一定能看到那球是球體嗎？
這個未必。最關鍵的因素就是，地球的尺寸非常巨大，其半徑達到6357－6378公里之間，而我們在地球上的目視范圍非常有限，如果在天氣條件允許的情況下，人眼看到最遠的視線，即是從人眼出發，與地球形體表面的切線，那么這個切線的長度所對應的距離，就是人眼所能看到的最遠距離，我們可以根據勾股定理，很容易計算出：如果人處在地平面上（身高1.7米），看到的最遠距離為4650米。


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假如人站在珠穆朗瑪峰的峰頂，此時人離海平面的距離為8848.86米，與山腳下周圍高原的平均海拔差為3700米左右，那么按照上述方法，也可以計算出，此時人眼能夠看到的最遠距離約為217公里。這個距離與地球的半徑相比，仍然相距甚遠，用肉眼根本不足以覺察出地球表面的曲率。當然，無論是站在地表，還是站在珠峰峰頂，視野還要受到山脈、云層、懸浮顆粒物或者高層建筑等方面的阻擋影響，用肉眼也很難分辨出完整清晰的地平線。


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那么，在國際空間站上呢？國際空間站距離地表350公里左右，那么根據勾股定理，此時人眼能夠看到距離空間站1624公里，這個時候是否可以看到一個完整的球體呢（正對著空間站的一半）？也不能，這由兩方面的因素所決定，一個是人眼的視角范圍為120度，而在空間站上向地球兩側觀看切線的夾解，通過計算達到了152度，已經超過了人眼的可視范圍，所以在人眼的視野內只能看到部分地球。另一方面所觀測的地表區域，其弧度也僅是38度，這也就意味著即使能看到的地球，可以全部收入眼中，那么這部分區域也僅占到地球總表面積的約五分之一，看到的也僅是地球的一部分而已。

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