地球は丸いと言いますが、その証拠はどこにあるのですか?

地球が丸いことは誰もが知っています！

しかし、よく考えてみると、この「常識」は、教師や親から教えられているような気がします...

もうひとつ質問します。地球は丸いとおっしゃいますが、その証拠はどこにあるのでしょうか?

多くの友人は、1つや2つのアイデアを思いつくまでに長い時間考えなければならないと思います。

実は、私たちは今でも無意識のうちに地球を平面として捉えていることが多く、「地球は球体である」という常識をあまり自由に使えていません。例えば、中国とアメリカの直行便の場合、「アラスカを迂回せずに太平洋を直行したらどうか」といった質問をよく耳にします。

中国からアラスカ経由で米国への直行便

そこで今日は、人類が自己学習と継続的な進歩の過程で、どのようにして地球が平らであるという直感を覆し、地球の性質を理解し、この知識を常識に変えたのかを学びます。

地球が丸いという説が受け入れられた

おそらく、「地球」という概念は、少なくとも偉大な航海士たちが地球を周航した後、歴史の中で比較的後になって登場したと思われるでしょう。しかし実際には、地球が球体であるという考えは2000年以上前から存在し、広く流布されていました。この球体の起源が人々によって正しく理解されるようになったのは、ここ 300 年ほどのことである。

紀元前6世紀から4世紀にかけて、ピタゴラスとプラトンは相次いで、地球は球体であると指摘しました。プラトンの弟子アリストテレスは、3つの観察証拠を明確に示しました。

証拠 1: エジプトで見える南の空の星の中には、ギリシャでは見えないものがあります。そして、地球が平面であるならば、その平面上の天体は平面全体から見えるはずです。

証拠 2: 海からやってくる帆船は、必ず最初にマストの上部が見え、次に船体が見えてきます。もし地球が飛行機であったなら、マストと船体は常に飛行機より上にあり、地平線の下に消えることはないだろう。

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証拠 3: 月食の間、月に映る地球の影は常に丸い。月食はいつでも発生する可能性があり、月食の有無にかかわらず発生する可能性があることがわかっています。月食が異なる時間に発生すると、太陽が地球を照らす角度が異なります。地球が平面である場合、円形の影は特定の照明角度でのみ現れます。他の角度では、影は非常に平らな楕円、またはほぼ線になるはずです。

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もちろん、最初の 2 つの証拠については議論の余地があります。もし地球が完全に平らな表面ではなく、真ん中に球状の膨らみがあるなら、アリストテレスが見た現象も起こるでしょう。しかし、このモデルでは、部分的に湾曲した地球が人々に不快感を与えない理由を説明できず、これは下記のアリストテレスが示した設定ほど合理的ではありません。さらに、この球状の膨らみが世界中で普遍的かつ継続的に観測されるとしたら、世界は依然として球状に丸まったままではないでしょうか?したがって、レバレッジを続けると、結局はすべてを失ってしまいます。

最初の 2 つと比較すると、3 番目の証拠は非常に確実かつ強力です。紀元前3世紀には、別の哲学者アリスタルコスが、月食の際に地球の影が月を覆う時間の長さを測定して、地球の直径は月の約3倍（実際の値は3.6倍）であると推定しました。

その他の定量的測定には次のものがあります。紀元前 3 世紀、エラトステネスはアレクサンドリアとシエネ (現在のアスワン) 間の太陽高度角の差 (7°) を測定し、2 つの場所間の南北距離が地球の円周の 7/360 であると判定しました。このことから、彼は地球の周囲の長さが39,060～40,320キロメートルであると結論付けたが、これは実際の値（40,075キロメートル）と比べて驚くべき精度であった。

哲学者たちの議論は十分に根拠があり、彼らの社会的影響力も大きかった（アリストテレスはアレクサンダー大王の師であった）ため、ギリシャ、そしてヨーロッパでさえも、はるか昔に地球が球体であるという概念を自然に受け入れていた。

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しかし、古代人は別の疑問を提起しました。地球は球体なので、地球の反対側の海水は空に向かって流れるのではないでしょうか。向こう側の人が後ろ向きに歩くのは不快ではないでしょうか？

人々はこれらのことにあまり疑問を抱きませんでした。なぜなら、アリストテレスは世界について重要な仮定を持っていたからです。それは、地球は宇宙の中心に位置し、世界を構成する土と水の要素は自然に宇宙の中心に向かって集まる傾向があるというものです。この一見もっともらしい重力理論は（今では分かっているように）間違っているが、当時は理にかなったものだった。

しかし、このようにして、地球球体説と地動説は結び付けられました。西暦 2 世紀に、プトレマイオスは、太陽、月、惑星、さらには地球の周りのすべての星の動きを説明した地球中心の宇宙モデルを編纂しました。中世において、このモデルはキリスト教神学における地球の特別な地位と一致していたため、ローマカトリック教会によって正統とみな​​されました。地球中心説を支持する地球球体説は、西洋世界で広く推進されてきた。

地球が丸いという説の証拠

さて、地球が丸いと信じましょう。しかし、それを実際に体験するために世界中を旅することはできるのでしょうか?

1522年9月6日、ビクトリアという名のキャラック船がスペインのサンルーカルに帰還しました。 3年前にここから出航したとき、この船は5隻の船からなる外洋船団の一部であり、旗艦の船長はフェルナンド・マゼランという名前でした。

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マゼラン艦隊はスペインを出航し、大西洋を渡り、南米南東海岸を1年かけて手探りで進み、ついにマゼラン海峡（マゼランを記念した名前とマゼラン自身がつけた名前の2つがある）から太平洋に入り、太平洋を西に横断してグアム島に到達した。紆余曲折を経て、ティモール島を出発し、インド洋を横断し、喜望峰を回って大西洋に戻り、ついに出発地のスペインに帰還した。この時、艦隊に残っていたのはビクトリア号と18人の乗組員のみで、マゼランは途中フィリピンのセブ島で死亡した。

話はそれますが、マゼランが自ら世界一周を達成できなかったことを誰もが残念に思うかもしれません。実は彼は若い頃、旧ルートで東南アジアを訪れたことがある。つまり、太平洋から古巣を再訪したとき、彼はすでに生涯で地球を一周していたことになる。

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マゼラン艦隊の世界一周航海の偉業は、地球が球体であることを疑いなく証明した。しかし、当時、地球が球体であるという説と常に結びついていた地動説には、次のような問題がありました。

1543年、コペルニクスの『天球の回転について』が出版された。

1610年、ガリレオは木星の4つの衛星を発見し、「すべての天体は地球の周りを回っている」という地動説に異議を唱えた。

1618年、ケプラーは惑星運動の3番目で最後の法則を発表し、それによってプトレマイオスの地球中心の宇宙モデルは完全に打ち砕かれました。

この歴史を振り返ると、こう言うでしょう。「アリストテレス教授は『地球の要素は宇宙の中心に向かって集まる』と言いましたが、地球は宇宙の中心ではないので、地球の形状を再説明するには新しい理論が必要です。」

幸いなことに、新しい理論はすぐに現れます。 1687年、ニュートンは『自然哲学の数学的原理』を出版し、万有引力の法則を提唱した。地球の形状を説明するだけでなく、太陽系のすべての天体の動きを定量的に説明します。地球の形状については、ついに「地球の要素が宇宙の中心に向かって集まる」よりも優れた、より安心できる説明が得られました。

現代の地球平面説

地球の形は常識となっているにもかかわらず、地球は平らであるか、ほぼ平らであると信じ続ける人々がまだいます。

しかし、この現代の地球平面説を古代の地球平面説と区別するように注意しなければなりません。なぜなら、古代の地球平面説は知識基盤と輸送手段が不足していたため、直感に頼らざるを得なかったからです。前者は、私たちの限られた観察に基づくと、「賢すぎる」ことが原因であると思われます。現代の地球平面論者は、しばしば自分たちを「トゥルーマン・ショー」に例え、球形の地球に関する写真、道具、知識はすべて政府、科学界、一般大衆が彼らを欺くために計画した陰謀であると信じています。

基本的な考え方と用語に大きなギャップがあるため、現代の地球平面説でコミュニケーションをとることはほぼ不可能です。しかし、観察してみると、彼らは読まないのではなく、非常に柔軟に読み、非常に限られた知識の中から地球平面説を裏付けるために使える断片を「抽出」し「変換」できるのだと感じます。

例を挙げてみましょう。たとえば、地球が平らであれば、重力は端にある世界の中心を指しますが、そこにある平らな土地は実際には崖であり、人々は歩くために地面に横たわらなければなりません。しかし、現代の地球平面説には私たちの反論を解決する方法が 2 つあります。

方法 1: 地球の円盤が回転し、中心に向かう重力がなくなる。この「地球プレート」の重力がどこでも等しいかどうか、そして、回転すると端が「人を投げ飛ばす」かどうかについては、私たちは耳も口も聞かないふりをして、他の奇妙な理論に任せるしかありません。

方法2: 重力は存在しません。実際、地球の円盤全体は常に一定の加速度で上向きに動いており、人々に重力があるという錯覚を与えています。

この説明は、基本的にはアインシュタインの一般相対性理論を導き出すための思考実験であるため、いくぶん「上品」であることに注意してください。この思考実験では、アインシュタインは上向きに加速しているエレベーターがあると仮定しました。エレベーターは完全に密閉されており、内部の人々は重力場と加速度を区別することができません。しかし、思考実験は単なる思考実験にすぎません。何が地球を引っ張って加速を生み出しているのかと尋ねると、多くのナンセンスな答えが返ってくるでしょう。

さらに、現代の地球平面論者は、多数の写真やいわゆる「実験」を引用して、地球は平面であり、NASA は嘘であり、人工衛星は偽物であると主張します。ここでは詳細には触れません。興味があり時間のある友人は検索して見て、対応する科学的説明と比較すると、それらの写真証拠は写真撮影、光学、肉眼の誤差によって引き起こされた誤解であることが多く、それらのいわゆる実験は正確さや実験設計自体に欠陥があることがよくあることがわかります。

地球の形状の誤読

地球平面説を批判する一方で、地球の形状に関する誤解にも注意しなければならない。なぜなら、明らかな誤りよりも、見せかけの「知識」の方が認知を汚染する可能性が高いからだ。

非常によくある誤解は、私たちの小学校の地理の先生から来ているかもしれません。それは、「地球は不規則な形の楕円形である」というものです。皆さんはこの文章を聞いたことがありますか？先生の言ったことは間違っていないが、先生がもう少し言葉を言わなければ、私たちの心の中に桃が現れ、その桃を使って衛星写真の信憑性を判断することになるだろう。

実際、この「楕円」（厳密に言えば楕円体）は完全な円に非常に近く、南北と東西の直径の差はわずか 0.3% です。これは、直径 1 メートルのボールが 3 ミリメートル短くなることを意味します。 「不規則性」も同様の違いですが、実際には肉眼では見えません。したがって、地球を美しい丸い球体として写した写真を見たとき、この観点からその信憑性を疑うべきではありません。

もう一つの誤解は、科学的研究で使用される表現を幾何学的形状として解釈することです。 「これが地球の実際の姿です。私たちは長年騙されていたことが判明しました。」というキャプションの付いた以下の写真を見たことがある人は多いと思います。実はこれは地球の重力場の分布図であり、その差を拡大するために同じ基数を減算しています。

「地球は丸い」ということは小学生の間では常識となっているが、科学史の観点から地球認識の過程を見ると、決して単純なことではなく、ましてや当たり前のことでもないことがわかる。全体のプロセスを振り返ると、人間が世界を説明するために絶えず仮説を立て、観察や実験結果に基づいて古い仮説を覆し、新しい仮説を立て続けに立て、最終的に事実に近づき続けていることがわかります。

企画・制作

著者: ク・ジオン、ポピュラーサイエンスクリエイター

レビュー丨中国科学院上海天文台研究員 韓文彪

企画丨Ding Zong

編集者: Ding Zong と Cui Yinghao