Spherical Earth.

Evidence for a Non-flat Earth

阿纳克西曼德的传承:人们逐渐开始接受太阳的轨道是一个完整的圆形;也就是说,日落之后太阳神并没有就此休息,而是在我们看不见的空间围绕大地作另一半的旋转。这能够解释包括昼夜长短变化,季节变化以及日出日落地点变化的许多现象。人们还观察到在一年中,太阳的每日轨迹会作平行移动,但与地平线所成的夹角始终一致

随着人类活动范围的扩大,他们发现太阳在不同的地域似乎有不同的表现,如正午太阳高度角,是否存在无影时刻等等。

在原本的天圆地方模型中,平坦的大地位于一个巨大的天穹中心;这样的话,无论在什么地方,太阳的表现都应该是一致的。但事实并非如此。此外,人们还发现,从海岸眺望,总是先看到高高的桅杆,再到船帆,再到整个船身;这提示海面其实是一个曲面。各种各样的经验使得人们开始转向「地球」说。

Round Earth Hypothesis

现在我们的宇宙模型进化到了下一阶段:一个静止的地球 (rest, round earth),悬浮在比它自身大得多的天球空间 (celestial sphere) 中心。太阳、月亮和星星在该天球中以 15° 每秒的速度绕地球旋转。

以北纬 45 度为基准的天球模型
以北纬 45 度为基准的天球模型

这自然带来了一系列新定义与传统观念的覆灭:

  • Horizon, Zenith & Nadir. 这些概念不再是人类共有的了;每个观测者依他们所在之处拥有独特的地平线与天顶。另外,由于现在天穹被扩展成了天球,与 zenith 天顶相对的点被定义为天底 nadir
  • Equator & Pole. 赤道和极点的概念很自然的出现了。赤道在天球上的 counterpart 被称为天球赤道 celestial equator。
  • Latitude. 纬线。赤道被定义为 0°,向南极/北极分别延伸到 90°。
  • Longitude. 经线。格林威治所在的经线被定义为 0°,也被称为本初子午线 prime meridian
  • Directions. 由于南北地轴 north-south axis 的存在,南北的定义成为了 universal 的概念,而东西则是相对的。换句话说,纬线是独特的,而经线是平凡的。
  • Tropics. 南北地轴的倾斜 (23.5°) 使得太阳只能直射一部份区域,只有在此区域 zenith passage 才能被观察到。我们把这个区域定义为热带,它同温带被两条回归线所隔开。

Celestial Navigation

经线与纬线的划定使得「定位」成为了可能。

  • 最大正午太阳高度角:
    • 热带:90°
    • 其他地区:90° $-$ (latitude $-$ 23.5°)
  • 极星高度 $=$ 纬度
  • 六分仪 sextant
  • 天体不能提供有关经度的信息。计算当地正午时间与格林尼治正午时间的差值,除以 15 可以获得经度。