1．古代学者已知地是球形

古代人类对壮丽雄伟而又无情的自然界还不了解，只好用人格化的神来解释自然现象。统治者为了巩固统治，也利用迷信来愚弄人民。许多古代的天文学家常常进行着占星术的工作。然而有些学者并不满足于迷信，他们开始探寻自然界的形态和变化规律。我们所居住的大地是什么样子的？站在高处向四野进行观察，很容易得出大地是平的这样一个结论。我国自古也流传有“天圆地方”的说法。图2-1是公元前6世纪时古希腊哲学家泰勒斯所想象的宇宙结构。

图2-1　古代人所想象的宇宙结构

然而古代人在海上航行时发现，远处的来船总是先看到桅杆，然后才看到船身，若大地是平的，应该一开始就看到整条船，而不只是船的上部。这使人们很自然的想到，大地应该是个凸形的球形。此外，一个旅行者由北方向南方走，会看到北极星的高度愈来愈低，若大地是平的就不会发生这种现象。公元前6世纪，擅长于数学的毕达哥拉斯，在建立自己的宇宙体系时，首先提出了大地是球形的学说。他注意到，太阳、月亮看起来像是圆的，因而想象大地也应该像日月一样，是个球形。毕达哥拉斯认为太阳、月亮、地球、五大行星以及恒星是分别固定在直径不同的透明球面上。月亮总以固定的一面朝向地球，便是月亮固定在透明球面上的最好证明。这些透明球都围绕一个固定的“中心火”旋转，这个中心火我们不能看到。毕达哥拉斯用这些透明球的不同的旋转运动来解释天体的运行。毕达哥拉斯关于地是球形以及天体运行的概念对以后的学术发展有巨大影响。

长期的天象观测，使人们进一步思考宇宙的结构。人们注意到，月亮的盈亏与月亮和太阳的角距离有关，而且月亮看起来总是那么大，这说明月亮是围绕地球转动的，为什么月蚀总是发生在朔，日蚀总是发生在望，这说明太阳比月亮远，月蚀的发生是由于月亮进入到地球的影子里，日蚀的发生是由于月亮遮住了太阳的光辉。公元前4世纪，古希腊思想家亚里士多德进一步提出了“地是球形”的证据。他写到：若大地是三角形或四方形，为什么月蚀时地球在月亮上的影子是圆形的呢？显然三角形或四方形的物体是不会显出圆形的影子的，只有球形的物体才会总是有圆形的影子。

公元前250年，埃及学者埃拉托尼发现在夏至正午时日光直射塞尼城的井底，再观测同日中午时亚历山大城日光的影长，算出日光与垂线所成角度为一个圆周的1/50，即7.2°，因此按照地是球形的学说可知塞尼城和亚历山大城对地心的张角也等于7.2°。埃拉托尼由埃及地藉地图上量出两城距离为5000古埃及尺，一古埃及尺等于157.7m，从而算出地球半径为6267km。这个数字与现代测量求得的地球平均半径6371km惊人地接近。尽管可能纯属偶然，但埃拉托尼以子午线弧长测定地球大小的功绩永不可没。

到了1519年麦哲伦率领由5只舰、200多人组成的庞大西班牙探险队，由圣卢卡出发越过大西洋到达美洲，1521年由东向西越过太平洋，到1522年第一次完成了人类的环球航行，直接证明了地是球形。地理大发现使欧洲的统治者和资产阶级向外扩张、殖民和掠夺，同时也带来了经济的发展和科学及文学艺术的繁荣。