Приблизительно сферическая форма Земли может быть эмпирически подтверждена многими различными типами наблюдений , начиная с уровня земли, полета или орбиты. Сферическая форма вызывает ряд эффектов и явлений, которые в совокупности опровергают убеждения о плоской Земле . К ним относятся видимость удаленных объектов на поверхности Земли; лунные затмения; появление Луны; наблюдение за небом с определенной высоты; наблюдение за определенными неподвижными звездами из разных мест; наблюдение за Солнцем; наземная навигация; искажение сетки на сферической поверхности; погодные системы; гравитация; и современные технологии.
На абсолютно плоской Земле без препятствий (гор, холмов, долин или вулканов) сама земля никогда не будет заслонять удаленные объекты. Сферическая поверхность имеет горизонт , который находится ближе, если смотреть с меньшей высоты. [1] Теоретически, человек, стоящий на поверхности с глазами на высоте 1,8 метра (5 футов 11 дюймов) над землей, может видеть землю на расстоянии около 4,79 километров (2,98 миль), но человек на вершине Эйфелевой башни на высоте 273 метра (896 футов) может видеть землю на расстоянии около 58,98 километров (36,65 миль). [2]
Это явление позволяет подтвердить, что поверхность Земли локально выпуклая: если степень кривизны определена одинаковой на всей поверхности Земли, и эта поверхность была определена достаточно большой, постоянная кривизна показала бы, что Земля сферическая. На практике этот метод ненадежен из-за изменений в атмосферной рефракции , которая показывает, насколько атмосфера преломляет проходящий через нее свет. Рефракция может создать впечатление, что поверхность Земли плоская, изогнута более выпукло, чем она есть, или даже что она вогнутая (это то, что произошло в различных испытаниях эксперимента Bedford Level ).
Явление переменного атмосферного изгиба можно наблюдать, когда далекие объекты кажутся разбитыми на части или даже перевернутыми. Это часто можно увидеть на закате, когда форма Солнца искажается, но также было сфотографировано, как это происходит с кораблями, и заставило город Чикаго выглядеть нормально, перевернутым и разбитым на части с другой стороны озера Мичиган (откуда он обычно находится ниже горизонта). [3] [4]
Когда атмосфера относительно хорошо перемешана, можно наблюдать визуальные эффекты, обычно ожидаемые от сферической Земли. Например, корабли, путешествующие по большим водоемам (таким как океан), постепенно исчезают за горизонтом, так что самая высокая часть корабля все еще может быть видна, даже когда более низкие части не видны, пропорционально расстоянию от наблюдателя. Аналогично, во времена парусных судов моряк поднимался на мачту, чтобы увидеть дальше. То же самое относится к береговой линии или горе, если смотреть с корабля или через большое озеро или ровную местность. [5] В некоторых местах кривизна видна через неподвижные объекты. К ним относятся 23-мильная (37-километровая) дамба озера Пончартрейн, видимая из отеля Metairie , и 85 опор, несущих 15 миль (24 км) линий электропередач через озеро Пончартрейн , видимые с моста I-10 Bonnet Carré Spillway Bridge . [6] [7]
Тень Земли на Луне во время лунного затмения всегда представляет собой темный круг, который движется от одной стороны Луны к другой (частично касаясь ее во время частичного затмения). Единственная форма, которая отбрасывает круглую тень, независимо от того, в каком направлении она направлена, — это сфера, и древние греки пришли к выводу, что это должно означать, что Земля имеет шарообразную форму. [8]
Эффект может быть получен диском, который всегда обращен к Луне лоб в лоб во время затмения, но это не согласуется с тем фактом, что Луна только изредка находится прямо над головой во время затмения. Для каждого затмения локальная поверхность Земли направлена в другом направлении. Тень диска, удерживаемого под углом, представляет собой овал , а не круг, как видно во время затмения. Идея о том, что Земля является диском, также не согласуется с тем фактом, что данное лунное затмение видно только с половины Земли за раз.
Приливный захват Луны Землей приводит к тому, что Луна всегда показывает только одну сторону к Земле (см. анимированное изображение). Если бы Земля была плоской, а Луна парила над ней, то часть поверхности Луны, видимая людям на Земле, различалась бы в зависимости от местоположения на Земле, а не показывала бы всем одинаковую «лицевую сторону». Если бы Земля была плоской, а Луна вращалась вокруг нее в приливном захвате, то Луну можно было бы видеть одновременно со всех мест на Земле, но ее видимый размер, часть, обращенная к наблюдателю, и ориентация обращенной стороны постепенно менялись бы для каждого наблюдателя по мере того, как ее положение перемещалось по небу в течение ночи. [9]
На идеально сферической Земле, не принимая во внимание препятствия и атмосферную рефракцию, ее поверхность закрывает почти половину неба для наблюдателя, находящегося близко к поверхности (см. горизонт ). Удаление от поверхности Земли означает, что земля закрывает все меньше и меньше неба. Например, если смотреть с Луны, Земля закрывает только небольшую часть неба, потому что она очень далека. Этот эффект геометрии означает, что если смотреть с высокой горы, плоской поверхности или океана, то она закрывает меньше, чем полусферу неба. С предположением о сферической Земле экспедиция, заказанная халифом аль-Мамуном, использовала этот факт для расчета окружности Земли с точностью до 7920 километров (4920 миль) от правильного значения около 40 000 километров (25 000 миль), и, возможно, с точностью до 180 километров (110 миль). [10]
Скорость изменения угла, блокируемого Землей, по мере увеличения высоты будет разной для диска и для сферы. Количество заблокированной поверхности будет разным для горы, близкой к краю плоской Земли, по сравнению с горой в середине плоской Земли, но этого не наблюдается. Исследования по всей Земле показывают, что ее форма везде локально выпуклая, подтверждая, что она очень близка к сферической.
Неподвижные звезды , например Полярная звезда (Polaris), могут быть продемонстрированы как очень далекие с помощью суточных измерений параллакса . Такие измерения не показывают никаких сдвигов в положении звезд. В отличие от Солнца, Луны и планет, они не меняют своего положения по отношению друг к другу в течение человеческой жизни; формы созвездий постоянны . Это делает их удобным опорным фоном для определения формы Земли. Добавление измерений расстояний на земле позволяет рассчитать размер Земли.
Тот факт, что разные звезды видны из разных мест на Земле, был замечен еще в древние времена. Аристотель писал, что некоторые звезды видны из Египта, но не видны из Европы. [5] Это было бы невозможно, если бы Земля была плоской. [1]
Звезда имеет высоту над горизонтом для наблюдателя, если звезда видна. Наблюдение за одной и той же звездой в одно и то же время с двух разных широт дает две разные высоты. Используя геометрию, две высоты вместе с расстоянием между двумя местоположениями позволяют вычислить размер Земли. Используя наблюдения за звездой Канопус на Родосе (в Греции) и Александрии (в Египте) и расстояние между ними, древнегреческий философ Посидоний использовал эту технику для вычисления окружности планеты с точностью, возможно, 4% от правильного значения. Современные эквиваленты его единиц измерения точно не известны, поэтому неясно, насколько точными были его измерения.
Испанский мусульманский астроном Ибн Рушд отправился в Марракеш (в Марокко), чтобы наблюдать ту же самую звезду в 1153 году, так как она была невидима в его родной Кордове , Аль-Андалус . Он использовал различную видимость на разных широтах, чтобы утверждать, что Земля круглая, следуя аргументу Аристотеля . [11]
Северный полюс находится в непрерывной ночи в течение шести месяцев в году. Звезда Полярис («Полярная звезда») находится почти прямо над головой и, следовательно, в центре этого вращения. Некоторые из 88 современных видимых созвездий — это Большая Медведица (включая Большой Ковш ), Кассиопея и Андромеда . Остальные шесть месяцев в году Северный полюс находится в непрерывном дневном свете, при этом свет от Солнца затмевает звезды . Это явление и его аналогичные эффекты на Южном полюсе — то, что определяет два полюса. Более 24 часов непрерывного дневного света могут наблюдаться только к северу от Полярного круга и к югу от Южного круга .)
На Южном полюсе в течение шести месяцев непрерывной ночи виден совершенно другой набор созвездий, включая Crux и Centaurus . Это полушарие звезд в 180° вращается по часовой стрелке один раз за 24 часа вокруг точки, расположенной прямо над головой.
Из любой точки экватора все звезды, видимые где-либо на Земле в этот день, видны в определенное время года, поскольку небо вращается вокруг линии, проведенной с севера на юг. Если смотреть на восток, звезды, видимые с северного полюса, находятся слева, а звезды, видимые с южного полюса, находятся справа.
Направление любой промежуточной точки на Земле также можно вычислить, измерив углы неподвижных звезд и определив, какая часть неба видна. Например, Нью-Йорк находится примерно в 40° к северу от экватора. Видимое движение Солнца закрывает немного разные части неба изо дня в день, но в течение всего года оно видит купол в 280° (360° - 80°). Так, например, и Орион , и Большая Медведица видны в течение по крайней мере части года.
Проведение звездных наблюдений из репрезентативного набора точек по всей Земле в сочетании со знанием кратчайшего расстояния на Земле между любыми двумя заданными точками делает приблизительную сферическую форму Земли единственно возможной.
На плоской Земле Солнце, светящее во всех направлениях, освещало бы всю поверхность одновременно, и все места видели бы восход и закат на горизонте примерно в одно и то же время. При сферической Земле половина планеты находится в дневном свете в любой момент времени, а другая половина переживает ночь. Когда определенное место на сферической Земле находится в солнечном свете, его антипод — место точно на противоположной стороне Земли — находится в темноте. Сферическая форма Земли заставляет Солнце вставать и заходить в разное время в разных местах, и разные места получают разное количество солнечного света каждый день.
Чтобы объяснить день и ночь, часовые пояса и времена года, некоторые сторонники гипотезы плоской Земли предполагают, что Солнце не излучает свет во всех направлениях, а действует скорее как прожектор, освещая только часть плоской Земли за раз. [12] [13] Эта гипотеза не согласуется с наблюдениями: на восходе и закате прожекторное Солнце будет находиться на небе по крайней мере немного выше, а не на горизонте, где оно всегда фактически наблюдается. Прожекторное Солнце также будет появляться под разными углами на небе по отношению к плоской земле, чем по отношению к изогнутой земле. Предполагая, что свет распространяется по прямым линиям, фактические измерения угла Солнца на небе из мест, очень удаленных друг от друга, согласуются только с геометрией, где Солнце находится очень далеко и видно с дневной половины сферической Земли. Эти два явления связаны: прожекторное Солнце на низкой высоте будет проводить большую часть дня вблизи горизонта для большинства мест на Земле, что не наблюдается, но восходит и заходит довольно близко к горизонту. Высокогорное Солнце будет проводить большую часть дня вне горизонта, но всходить и заходить довольно далеко от горизонта, что также не наблюдается.
На плоской Земле с всенаправленным Солнцем все места получали бы одинаковое количество дневного света каждый день, и все места получали бы дневной свет в одно и то же время. Фактическая продолжительность дня значительно варьируется, при этом места, расположенные ближе к полюсам, получают очень длинные дни летом и очень короткие дни зимой, причем северное лето наступает в то же время, что и южная зима. Места к северу от Полярного круга и к югу от Южного полярного круга не получают солнечного света по крайней мере один день в году и получают 24-часовой солнечный свет по крайней мере один день в году. Оба полюса получают солнечный свет в течение 6 месяцев и темноту в течение 6 месяцев, в противоположное время.
Движение дневного света между северным и южным полушариями происходит из-за наклона оси Земли. Воображаемая линия, вокруг которой вращается Земля, которая проходит между Северным и Южным полюсами, наклонена примерно на 23° от овала, описывающего ее орбиту вокруг Солнца. Земля всегда указывает в том же направлении, в котором она движется вокруг Солнца, поэтому в течение половины года ( лето в Северном полушарии) Северный полюс слегка направлен к Солнцу, сохраняя его в дневном свете все время, потому что Солнце освещает половину Земли, которая обращена к нему (и Северный полюс всегда находится в этой половине из-за наклона). В течение другой половины орбиты Южный полюс слегка наклонен к Солнцу, и в Северном полушарии наступает зима . Это означает, что на экваторе Солнце не находится прямо над головой в полдень, за исключением мартовского и сентябрьского равноденствий , когда одна точка на экваторе направлена прямо на Солнце.
Продолжительность дня меняется, потому что по мере вращения Земли некоторые места (вблизи полюсов) проходят только по короткой кривой около верхней или нижней части солнечной половины; другие места (вблизи экватора) проходят по гораздо более длинным кривым через середину. В местах, расположенных за пределами полярных кругов, в середине лета бывают так называемые «белые ночи», когда солнце никогда не опускается более чем на несколько градусов ниже горизонта в июне, так что яркие сумерки сохраняются от заката до восхода солнца. В России Санкт-Петербург использует это явление в своем туристическом маркетинге. [14]
Более длинные сумерки наблюдаются на более высоких широтах (вблизи полюсов) из-за меньшего угла видимого движения Солнца по сравнению с горизонтом. На плоской Земле тень Солнца достигла бы верхних слоев атмосферы очень быстро, за исключением ближайшего края Земли, и всегда садилась бы под одним и тем же углом к земле (что не наблюдается).
Продолжительность сумерек была бы совсем другой на плоской Земле. На круглой Земле атмосфера над землей освещена некоторое время перед восходом и после заката, которые наблюдаются на уровне земли, поскольку Солнце все еще видно с больших высот.
Гипотеза о «прожекторном Солнце» также не согласуется с этим наблюдением, поскольку воздух не может быть освещен без освещения земли под ним (за исключением теней гор, высотных зданий и других препятствий на поверхности).
Можно увидеть освещенные солнцем окна близлежащих высотных зданий с уровня земли за несколько минут до восхода солнца или после заката. На неискривленной плоской поверхности это заняло бы всего несколько секунд из-за ничтожно малого соотношения (сравните ~45 метров / 150 футов 14-этажного здания с межконтинентальными расстояниями). Если бы такое явление было вызвано призматическим свойством атмосферы в плоском мире с относительно небольшим источником света, вращающимся вокруг Земли (как на более поздних, датированных 1800-ми годами, картах Плоской Земли ), это противоречило бы способности человека видеть надлежащую панораму звездного неба в определенное время ночью, а не небольшой, но искаженный, «растянутый» его участок. [ требуется ссылка ] Аналогично, вершина горы освещается перед восходом и после захода солнца, как и облака.
На ровной поверхности разница в расстоянии до горизонта между положением лежа и положением стоя достаточно велика, чтобы дважды наблюдать закат Солнца, быстро вставая сразу после того, как вы впервые увидели закат, лежа. Это также можно сделать с помощью подъемной платформы [15] или с помощью быстрого лифта. [16] На плоской Земле или значительно большом плоском сегменте невозможно будет снова увидеть Солнце (если только не стоять у края, ближайшего к Солнцу) из-за гораздо более быстро движущейся солнечной тени. [5]
Древнее хронометрирование считало «полдень» временем суток, когда Солнце находится выше всего в небе, а остальные часы дня измерялись относительно этого времени. В течение дня видимое солнечное время можно измерить непосредственно с помощью солнечных часов . В Древнем Египте первые известные солнечные часы делили день на 12 часов, хотя, поскольку продолжительность дня менялась в зависимости от сезона, продолжительность часов также менялась. Солнечные часы, которые определяли часы как всегда имеющие одинаковую продолжительность, появились в эпоху Возрождения . В Западной Европе в Средние века использовались часовые башни и часы с боем, чтобы держать людей поблизости в курсе местного времени, хотя по сравнению с современными временами это было менее важно в преимущественно аграрном обществе.
Поскольку Солнце достигает своей наивысшей точки в разное время для разных долгот (примерно четыре минуты времени на каждый градус разницы долготы к востоку или западу), местный солнечный полдень в каждом городе отличается, за исключением тех, которые находятся прямо к северу или к югу друг от друга. Это означает, что часы в разных городах могут смещаться друг относительно друга на минуты или часы. По мере того, как часы становились точнее, а индустриализация делала хронометраж более важным, города перешли на среднее солнечное время , которое игнорирует незначительные изменения во времени местного солнечного полдня в течение года из-за эллиптической природы орбиты Земли и ее наклона.
Разница во времени между городами, как правило, не была проблемой до появления железнодорожных перевозок в 1800-х годах, что сделало путешествие между отдаленными городами намного быстрее, чем пешком или на лошади, а также потребовало от пассажиров приходить в определенное время, чтобы встретить желаемые поезда. В Соединенном Королевстве железные дороги постепенно перешли на среднее время по Гринвичу (установленное на основе местного времени в Гринвичской обсерватории в Лондоне), а затем на общественные часы по всей стране в целом, образовав единый часовой пояс. В Соединенных Штатах железные дороги публиковали расписания, основанные на местном времени, затем позже на стандартном времени для этой железной дороги (обычно местное время в штаб-квартире железной дороги), а затем, наконец, на четырех стандартных часовых поясах, общих для всех железных дорог, где соседние пояса отличались ровно на один час. Сначала железнодорожное время синхронизировалось портативными хронометрами , а затем позже с помощью телеграфа и радиосигналов .
Сан-Франциско [17] находится на 122,41° западной долготы, а Ричмонд, Вирджиния , [18] — на 77,46° западной долготы. Они оба находятся примерно на 37,6° северной широты (±.2°). Разница в долготе примерно в 45° означает, что между закатами в двух городах, например, проходит около 180 минут или 3 часов. Сан-Франциско находится в тихоокеанском часовом поясе, а Ричмонд — в восточном часовом поясе, которые отличаются на три часа, поэтому местные часы в каждом городе показывают, что Солнце садится примерно в одно и то же время при использовании местного часового пояса. Но телефонный звонок из Ричмонда в Сан-Франциско на закате покажет, что в Калифорнии осталось еще три часа дневного света.
Предполагая, что Солнце находится очень далеко, древнегреческий географ Эратосфен провел эксперимент, используя разницу в наблюдаемом угле Солнца из двух разных мест, чтобы вычислить окружность Земли. Хотя современные телекоммуникации и хронометраж были недоступны, он смог убедиться, что измерения происходили в одно и то же время, проводя их, когда Солнце находилось в самой высокой точке неба (местный полдень) в обоих местах. Используя немного неточные предположения о местоположении двух городов, он пришел к результату в пределах 15% от правильного значения. Хотя его результаты теоретически могли бы быть совместимы с Плоской Землей, если предположить, что световые лучи от Солнца не параллельны, многие люди повторили эксперимент с тремя или более точками данных и нашли результаты, однозначно подтверждающие модель шара.
Если в определенный день во многих разных городах измерить угол Солнца в местный полдень, то полученные данные в сочетании с известными расстояниями между городами покажут, что Земля имеет 180 градусов кривизны с севера на юг. (Полный диапазон углов будет наблюдаться, если включить северный и южный полюса, а выбранный день является либо осенним, либо весенним равноденствием.) Это согласуется со многими округлыми формами, включая сферу, и не согласуется с плоской формой.
Некоторые утверждают, что этот эксперимент предполагает очень далекое Солнце, так что входящие лучи по существу параллельны, и если предположить плоскую Землю, то измеренные углы могут позволить вычислить расстояние до Солнца, которое должно быть достаточно малым, чтобы его входящие лучи не были очень параллельными. [19] Однако, если в эксперимент включить более двух относительно хорошо разделенных городов, расчет прояснит, находится ли Солнце далеко или близко. Например, в равноденствие угол в 0 градусов от Северного полюса и угол в 90 градусов от экватора предсказывают Солнце, которое должно было бы быть расположено по существу рядом с поверхностью плоской Земли, но разница в угле между экватором и Нью-Йорком предсказывает Солнце гораздо дальше, если Земля плоская. Поскольку эти результаты противоречивы, поверхность Земли не может быть плоской; вместо этого данные согласуются с почти сферической Землей и Солнцем, которое находится очень далеко по сравнению с диаметром Земли.
Первое кругосветное плавание экспедиции Магеллана привело к потере одного дня [20] , что было подтверждено последующими кругосветными плаваниями, что в конечном итоге привело к созданию Международной линии перемены дат .
Самый короткий путь между двумя удаленными точками — навигация по дуге большого круга , известная мореплавателям уже некоторое время. Этот маршрут отображается изогнутым на любой карте, за исключением карты, использующей гномоническую проекцию . Радиоволны также следуют по дуге большого круга, поэтому военно-морские силы создали карты с использованием гномонической проекции для использования в радиопеленгации для обнаружения вражеских военных кораблей. [21]
Начиная с 1500-х годов многие люди обогнули Землю на корабле или облетели ее во всех направлениях, и никто не обнаружил края или непроницаемого барьера. (См. Исследование Арктики и История Антарктиды .)
Некоторые гипотезы о плоской Земле, предполагающие, что Земля представляет собой диск с центром на Северном полюсе, рассматривают Антарктиду как непроницаемую ледяную стену, которая окружает планету и скрывает любые края. [22] Эта дисковая модель объясняет кругосветное плавание с востока на запад как простое движение по кругу вокруг диска. (Пути с востока на запад образуют круг как в дисковой, так и в сферической геометрии.) В этой модели возможно пересечь Северный полюс, но невозможно выполнить кругосветное плавание, включающее Южный полюс (который, как она утверждает, не существует).
Длина Полярного круга составляет примерно 16 000 км (9 900 миль), как и Южного полярного круга. [23] «Истинное кругосветное плавание» вокруг Земли определяется, чтобы учесть форму Земли, примерно в 2,5 раза длиннее, включая пересечение экватора, примерно на 40 000 км (25 000 миль). [24] В модели плоской Земли соотношения потребовали бы, чтобы Южный полярный круг был в 2,5 раза длиннее кругосветного плавания, или 2,5 × 2,5 = 6,25 раз длиннее Полярного круга.
Исследователи, правительственные исследователи, коммерческие пилоты и туристы побывали в Антарктиде и обнаружили, что это не большое кольцо, опоясывающее всю Землю, а на самом деле континент в форме диска, который меньше Южной Америки, но больше Австралии, и внутреннюю часть которого можно пересечь, чтобы проложить более короткий путь, например, от оконечности Южной Америки до Австралии, чем это было бы возможно на диске.
Первым сухопутным пересечением всей Антарктиды стала Трансантарктическая экспедиция Содружества в 1955–1958 годах, и с тех пор множество исследовательских самолетов пролетели над континентом в разных направлениях. [25]
Меридиан долготы — это линия, на которой местный солнечный полдень наступает в одно и то же время каждый день. Эти линии определяют «север» и «юг». Они перпендикулярны линиям широты , которые определяют «восток» и «запад», где Солнце находится под тем же углом в местный полдень в тот же день. Если бы Солнце двигалось с востока на запад по плоской Земле, линии меридианов всегда были бы на одинаковом расстоянии друг от друга — они образовали бы квадратную сетку при сочетании с линиями широты. В действительности линии меридианов удаляются друг от друга по мере продвижения к экватору, что возможно только на круглой Земле. В местах, где земля нанесена на сетку, это вызывает разрывы в сетке. Например, в районах Среднего Запада США , которые используют систему государственной съемки земель , самые северные и самые западные участки обследованного городка отклоняются от того, что в противном случае было бы точной квадратной милей. Полученные разрывы иногда отражаются непосредственно на местных дорогах, которые имеют изломы, где сетка не может следовать полностью прямым линиям. [ необходима цитата ] Это искажение также влияет на то, как можно сшивать аэрофотоснимки , сделанные на больших территориях.
Проекция Меркатора имеет примеры искажений размеров.
.jpg/1280px-Triangles_(spherical_geometry).jpg)
Поскольку Земля имеет форму шара, для дальних путешествий иногда требуется двигаться в разных направлениях, чем на плоской Земле. Примером может служить самолет, пролетевший 10 000 километров (6 200 миль) по прямой, сделав поворот направо на 90 градусов, пролетев еще 10 000 километров (6 200 миль), сделав еще один поворот направо на 90 градусов и пролетев 10 000 километров (6 200 миль) в третий раз. На плоской Земле самолет пролетел бы вдоль трех сторон квадрата и прибыл бы в точку примерно в 10 000 километров (6 200 миль) от места старта. Но поскольку Земля имеет форму шара, на самом деле он пролетел бы вдоль трех сторон треугольника и вернулся бы очень близко к своей отправной точке. Если отправной точкой является Северный полюс, он бы пролетел строго на юг от Северного полюса до экватора, затем на запад на четверть пути вокруг Земли, а затем строго на север обратно к Северному полюсу.
В сферической геометрии сумма углов внутри треугольника больше 180° (в этом примере 270°, прибыв на северный полюс под углом 90° к траектории отправления), в отличие от плоской поверхности, где она всегда равна точно 180°. [26]
Погодные системы низкого давления с внутренними ветрами (например, ураган ) вращаются против часовой стрелки к северу от экватора, но по часовой стрелке к югу от экватора. Это происходит из-за силы Кориолиса и требует, чтобы (предполагая, что они прикреплены друг к другу и вращаются в одном направлении) северная и южная половины Земли были наклонены в противоположных направлениях (например, северная часть обращена к Полярной звезде, а южная — от нее).
Законы гравитации , химии и физики, объясняющие формирование и округление Земли, тщательно проверены экспериментально и успешно применяются во многих инженерных задачах.
Из этих законов известно количество массы, которую содержит Земля, а также тот факт, что несферическая планета размером с Землю не смогла бы выдерживать собственную гравитацию. Диск размером с Землю, например, скорее всего, треснет, нагреется, расплавится и снова примет примерно сферическую форму. На диске, достаточно прочном, чтобы сохранять свою форму, гравитация не будет тянуть вниз по отношению к поверхности, а будет тянуть к центру диска [1], в отличие от того, что наблюдается на ровной местности (и что вызвало бы серьезные проблемы с океанами, текущими к центру диска).
Игнорируя другие опасения, некоторые сторонники гипотезы плоской Земли объясняют наблюдаемую поверхностную «гравитацию», предполагая, что плоская Земля постоянно ускоряется вверх. [13] Такая гипотеза также оставила бы открытыми для объяснения приливы , наблюдаемые в океанах Земли, которые традиционно объясняются гравитацией, оказываемой Солнцем и Луной. Земля также быстро приблизилась бы к скорости света в этом сценарии, поскольку тяга гравитации увеличивалась бы на -9,8 м/с каждую секунду (поскольку формула для гравитационного ускорения измеряется в м/с 2 ).
Наблюдения за маятниками Фуко , популярными в научных музеях по всему миру, демонстрируют как то, что мир сферичен, так и то, что он вращается (а не то, что звезды вращаются вокруг него).
Математика навигации с использованием спутников Глобальной системы позиционирования (GPS) предполагает, что они движутся по известным орбитам вокруг приблизительно сферической поверхности. Точность GPS-навигации в определении широты и долготы и способ, которым эти числа отображаются на местности, показывают, что эти предположения верны. То же самое относится к действующей системе ГЛОНАСС , которой управляет Россия, разрабатываемой европейской Galileo , китайской BeiDou и индийской региональной навигационной спутниковой системе .
Спутники, включая спутники связи, используемые для телевидения, телефона и интернет-подключений, не оставались бы на орбите, если бы современная теория гравитации не была правильной. Подробности того, какие спутники видны из каких мест на земле и в какое время, доказывают приблизительно сферическую форму Земли.
Радиопередатчики устанавливаются на высоких башнях, поскольку они обычно полагаются на распространение по прямой видимости . Расстояние до горизонта больше на большей высоте, поэтому их установка на большей высоте значительно увеличивает область, которую они могут обслуживать. [27] Некоторые сигналы могут передаваться на гораздо большие расстояния, но только если они находятся на частотах, где они могут использовать распространение земной волны , тропосферное распространение , тропосферное рассеяние или ионосферное распространение для отражения или преломления сигналов вокруг кривой Земли.
Экваториальные монтировки позволяют астрономам направлять телескопы на один и тот же небесный объект в течение более длительного времени, при этом легко компенсируя вращение Земли. Ось экваториальной монтировки параллельна поверхности Земли при наблюдении звезд на экваторе Земли, но перпендикулярна ей при наблюдении с одного из полюсов Земли. Экваториальные монтировки были специально разработаны для сферической и вращающейся Земли. Если бы Земля была плоской, экваториальная монтировка не имела бы смысла.
Проектирование некоторых крупных сооружений должно учитывать форму Земли. Например, башни моста Хамбер , хотя обе вертикальны по отношению к гравитации, наверху находятся на 36 мм (1,4 дюйма) дальше друг от друга, чем внизу, из-за кривизны Земли. [28]
Люди в высоко летящих самолетах или прыгающие с парашютом с высотных воздушных шаров могут ясно видеть кривизну Земли. [29] Низколетящие самолеты и коммерческие авиалайнеры не обязательно летают достаточно высоко, чтобы это было очевидно, особенно когда пассажирские окна сужают поле зрения или облака или рельеф уменьшают эффективную высоту от видимой поверхности. [30] [31] Попытка измерить кривизну горизонта путем фотографирования осложняется тем фактом, что и окна, и объективы камеры могут давать искаженные изображения в зависимости от используемого угла. Экстремальную версию этого эффекта можно увидеть в объективе «рыбий глаз» . Научные измерения потребуют тщательно откалиброванного объектива.
Фотографии земли, сделанные с самолетов на достаточно большой площади, также не укладываются гладко на плоской поверхности, но укладываются на приблизительно сферической поверхности. Аэрофотоснимки больших площадей должны быть скорректированы для учета кривизны. [32]
Было сделано много снимков всей Земли со спутников, запущенных различными правительствами и частными организациями. С высоких орбит, где половина планеты видна сразу, она имеет четкую сферическую форму. Единственный способ собрать воедино все снимки Земли, сделанные с более низких орбит, чтобы все особенности поверхности выстроились в линию без искажений, — это поместить их на приблизительно сферическую поверхность.
Астронавты на низкой околоземной орбите могут лично увидеть кривизну планеты и совершить полный оборот несколько раз в день. Астронавты, которые летали на Луну, видели всю обращенную к Луне половину сразу и могут наблюдать вращение сферы один раз в день (приблизительно; Луна также движется относительно Земли).
Когда сверхзвуковой самолет Concorde вылетел вскоре после захода солнца из Лондона и полетел на запад в Нью-Йорк, он обогнал видимое движение Солнца на запад – и поэтому пассажиры на борту наблюдали восход Солнца на западе во время полета. После приземления в Нью-Йорке пассажиры наблюдали второй закат на западе. [33]
Поскольку скорость тени Солнца в полярных регионах ниже (из-за более крутого угла), даже дозвуковой самолет может обогнать закат, летя в высоких широтах. Один фотограф использовал примерно круговой маршрут вокруг Северного полюса, чтобы сделать снимки 24 закатов за тот же 24-часовой период, останавливаясь в движении на запад в каждом часовом поясе, чтобы позволить тени Солнца догнать ее. Поверхность Земли вращается со скоростью 180,17 миль в час (289,96 км/ч) на 80° северной или южной широты и 1040,4 миль в час (1674,4 км/ч) на экваторе. [ необходима цитата ]
В документальном фильме Behind the Curve Боб Кнодель использует кольцевой лазерный гироскоп , чтобы попытаться доказать, что Земля не вращается. Результаты вместо этого показали дрейф в 15 градусов в час из-за вращения Земли. [34] [35] [36] [37]