从地球仪说开去

摘 要：初中科学课程标准设置了两个主题：地球在宇宙中的位置和人类生存的地球，介绍了人类认识地球形状和大小漫长而又曲折的历程，着重说明了人类对地球仪中的经纬度的规定和经纬网的作用，并介绍了地球仪的制作历史和地球仪的应用。通过学习，激发学生情感，培养学生的科学探究精神和创新精神，唤起学生学习科学的浓厚兴趣。

关键词：地球；地球仪；经纬网；科学探究；创新精神

《全日制义务教育科学课程标准（实验稿）》认为：自然界是有规律的，这种规律是可以被认识的。科学是认识自然最有效的途径，其根本任务就是对自然界进行全面和深入的研究，从而产生新知识。科学知识是人类经过科学探究对客观世界和人类自身的系统认识，其表现形式包含科学事实、科学概念、科学原理、科学模型和科学理论，对自然现象具有解释和预见的功能。科学知识的形成是一个不断修正、不断深入，以逐步逼近客观存在的过程。

地球是人类赖以生存的家园，但人类对地球的认识却经历了漫长的过程。从最初的直观认识：古代中国人——天是圆的，地是方的；古代印度人——大地是一个圆盾，由三头大象驮着，站在龟背上；古代巴比伦人——大地是个龟背般隆起的空心山，大陆四面环绕着海水，有一个浑圆的巨大天罩盖在上面。到后来，许多奇特的现象逐渐使人们对地球的认识产生了怀疑，比如我们在地面上为什么总是走不到边？为什么远去的帆船的船身比桅杆先消失？直到公元前6世纪，古希腊数学家毕达哥拉斯提出球形的设想，又过了两个世纪，亚里士多德根据对月食的多次观察，发现大地投射到月球上的影子是弧形的，从而推断地球是个球体。最后在1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领船队，经过3年的艰苦航行，完成了人类历史上第一次环绕地球航行一周的壮举，用自己的亲身实践证实了地球是球形的。现代人类又通过精确的现代科技手段，证实了地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的球体，它的赤道半径是6378千米，两极方向的半径约为6357千米，仅差0.33%。因此，地球看上去是很圆的，赤道周长约为4万千米。

地球是一个蓝色的星球，飘忽变化的白云，波涛汹涌的海洋，雄伟巍峨的山脉，把地球装点得如此绚丽多姿。人类世世代代在上面繁衍生息和发展，现代人类为了正确的认识地球，就仿照地球的形状，根据地球和地球表面的各种地理状况，按照一定的比例缩小，制作成一个模型，就是我们常说的地球仪。

人们把地球仪上连接南北两极的线叫做经线，也称子午线。在南、北两极中间，与兩极等距，并且与经线垂直的线叫做赤道，与它平行的线叫做纬线。

在地球仪上，经线是南北方向上半个地球大圆，每条经线的长度都相等，约为2万千米。零度经线的确定又和一个著名的城市联系了起来。格林尼治，世界计算时间和地理经度的起点，位于伦敦市中心东南8千米。这里地势险要，风景秀丽，早在15世纪已建起了宫殿，设置了炮台和瞭望塔，大片山林草地被王室作为养鹿、放鹰和打猎的御苑。1675年，国王查理二世颂诏，决定将瞭望塔改建成英国皇家格林尼治天文台。

1884年，世界20多个国家的天文工作者在美国华盛顿召开会议，正式确定以通过英国伦敦城东南格林尼治天文台原址为计算地理经度的起点，以该天文台中星仪的子午线为零度经线，也叫本初子午线，向东称东经，向西称西经，各为180度。每15度为一个时区，相邻时区相差1小时。在天文台大门旁的砖墙上，镶着一台24小时走字的大钟，它所指示的时间，就是世界各国通用的“格林尼治标准时间”。从此，格林尼治驰名天下。

纬线都是东西方向上的一个完整的圆，赤道最长，由赤道到两极，纬线的长度逐渐减小。纬度的划分是以赤道为0度，向南北两极各划分为90度，赤道以南为南纬，赤道以北为北纬。这样，地球仪上经线和纬线相互交织，构成了经纬网。地球上任何一点的位置都可以用经纬度来表示，如我们的首都北京位于116°E、40°N。

由于0度经线通过伦敦格林尼治天文台，从地球仪上可以看到，若以0度为划分东西半球的界线，欧洲及非洲就会分别界定在两个半球范围中，为此人们规定：将西经20度（20°W）定为东西半球的西部界线，东经160度（160°E）为东部界线，从西经20°向东至东经160°是东半球，从西经20°向西至东经160°是西半球，这样划分就是为了尽量不要把欧、非大陆或部分国家人为地划分在两个半球上。

世界上现存最早的地球仪是由德国航海家、地理学家贝海姆于1492年发明制作的普通地球仪，它至今保存在纽伦堡博物馆里。1480年，贝海姆（1459～1507年）作为佛兰芒贸易商人初次访问葡萄牙时，自称是纽伦堡天文学家米勒的学生，所以成为约翰二世的航海顾问。当时航海者用星盘来测定日、月、星辰的高度，以推算时间和纬度。用黄铜代替木制星盘，可能是由他创始的。他可能曾与D·考航行到非洲西岸（1485～1486年）。1490年回纽伦堡后，在画家格洛肯东的协助下，开始绘制他设计的地球仪，1492年完成了一架直径20英寸的地球仪。因为这架地球仪是根据托勒密《地理学指南》中的地图制成的，所以世界地形既不准确又已过时，在这个地球仪上，印度洋是向东西扩展的海洋，特别是非洲西海岸，错误之多实在惊人。不过有趣的是，在发现北美洲的前夕他绘制的地球仪，为当时的人们提供了关于地理上的一些有益设想。

在中国，地球仪的制作始于元代，由西域天文学家扎马鲁丁为元朝督造，球面上反映了地球表面的海、陆分布状况，属于原始的绘制方法。明万历年间意大利传教士利玛窦来华后，为向中国传授古希腊的地圆说，亲自制作地球仪，并著有《坤舆万国全图》。受其影响，明万历三十一年（1603年），学者李之藻制成一架地球仪。约在崇祯三年（1630年），朝廷也制作了一架地球仪。这些地球仪上绘制了经纬网，扩充了我国此前的地球仪上只有27处观测点的纬度，包括了赤道、南北回归线、南北极圈的整个地球纬度，也弥补了我国此前不知经度的空白，并标注了五洲，使当朝人能以了解西方地理大发现的新知识。继明之后，喜爱科学的康熙皇帝不仅引进、制作，还熟练使用许多来自西方的科学仪器，使他的天文、地理、数学知识都超出了其他历代的统治者。

明、清两朝制造的地球仪现仅存3件，其中2件存于故宫博物院，1件存于伦敦英国博物馆。

按用途分类，地球仪有以下几种类型：（1）经纬网格地球仪，在它的球面上只有经纬网格以及度数的注记，也称经纬仪。（2）政区地球仪，球面光滑的表示行政区划分的地球仪。（3）地形地球仪，是表示地形的模型，球面可分为平面和立体隆起两种，不同颜色代表不同的高层，地形、地势、山脉、高原、盆地、沙漠、峡谷、河流、湖泊、海峡、海沟等大量的地理信息一目了然，直观而又清晰地展现世界地形地貌。（4）示意性地球仪，球体仅显示大陆版块及海洋分布情况，常见于装饰性用品。

按地球仪的实用功能来看，地球仪是地球的模型。它虽然不能像地图那样详细地表示各种地理事物和现象，也不能完全反映地球的实际情况，但是它却可避免地图上存在着长度、方向、面积或形状方面的误差和变形，可以帮助我们阐明许多有关的地球概念，获得地球体的主体概念。

在中小学，地球仪是一种必要的教具，常用来说明以下内容：理解昼夜交替现象和四季变化现象的成因、分析地球的运动对气候的影响，了解经纬线分布特点、知道经纬网的作用，认识七大洲和四大洋的位置关系及所处的纬度带，认识六大板块位置，认识主要地形区和主要大洲地形特点，找出日界线的位置等等。

目前，中国对地球仪的出版发行实行行政许可管理。国家测绘部门负责审核地球仪的地图内容，审核通过，发放审图号；国家新闻出版部门负责管理地球仪出版发行需要的书号。国内出版发行的地球仪有1600多种款式规格。

地球仪的服务对象也比较广泛。从行业上说，交通旅游业、教学科普业、科研、军事、工农业等；从规模上说，地球仪是系列产品，可大可小，大到大厅甚至广场，小到斗室都可以用。在交通旅游业中用它取代世界钟是最佳方案。大厅摆上它不仅增加了服务功能，也豪华气派了，特别在邮轮大厅中摆上它不仅满足了游客对信息的需求，而且它的艺术造型还焕发了游客对天空、海洋的想象力。教学科普使用它就使书本知识形象化、平面图解立体化、示意轨迹运动化、变严肃的教学兴趣化了。可以大大提高教学效果，缩短教学时间。科研与军事上、工农业生产上更是离不开它。

科学道路坚难而曲折，从人类对我们生活的地球的认识来看就可见一斑了，正是无数先辈不断的努力和探索，经过无数次的失败和磨难，甚至是付出了生命的代价，如伟大的科学家哥白尼和布鲁诺，充分地发挥了他们的想象力和创造力，才找到正确的科学方法，揭示了客观世界和人类自身规律，才有了如此灿烂的现代文明。

科學家的成就说明他们走过的道路是有价值的，每一个科学上的新发现，都不同程度地留下了科学家攀登科学高峰的足迹，为后人提供宝贵的教益和启迪。从培养现代化的人才角度来说，学生所需要的与其说是作为研究结果的单纯知识，不如说是研究的科学思想和科学方法，科学家们曲折顽强而又闪烁着智慧的创造性思维和实践过程，都将给学生以最深的震撼与启迪。“前人种树，后人乘凉。”享受着现代文明的我们要继承和发扬先辈们不屈不挠的探索精神和创新精神，求真务实，坚持真理，推动科学技术不断进步，创造更加美好的明天。

参考文献：

李桂红.施教为学引导是关键.中学物理，2010（9）.

（作者单位 浙江省嵊州市甘霖镇博济中学）

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