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谁知“天高地厚”？
代敏
来源：《中国测绘报》 2003.09.26 点击:
说一个人“不知天高地厚”，是说他浅薄无知，自不量力。可扪心自问，我们真的知道“天有多高、地有多厚”吗？
要回答这个问题，就要明白什么是“天”，什么是“地”。古代中国人把“天”想象为一个半球形的大罩子，“地”则如同一个方形的棋盘，这就是中国最著名的“盖天说”。所谓“天有多高、地有多厚”的问题，就是在这样的宇宙模型之下提出来的。我们知道，这样的“罩子”和“棋盘”是不存在的，可在生活中，我们还在使用着“天”和“地”这样的词汇。
“蓝蓝的天上白云飘”。那么，蓝天有多高呢？蓝天是太阳光和大气中的水气、尘埃等一起给我们变的魔术。太阳光穿过空气时，波长较长的红色光透射力最大，能透过大气中的微粒射到地面，而波长较短的紫、蓝、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒向四面八方散射开来。在晴朗的日子里，如果没有污染，我们抬头就能看见蔚蓝色的天空。前苏联的3位科学家乘坐热气球对天空颜色做了一次详细观测。当他们从地面上升到3.5公里的高度时，天空成了暗蓝色；在上升到13公里时，天空呈暗紫色；在超过18公里之后，由于空气非常稀薄，光不发生散射，天空呈一片暗黑色。这时，出现了人们在地面上从未见到过的景观：太阳和星星同辉。由此可见，我们常说的蓝天（或者青天）的高度仅为10公里左右，至于天上的白云就更低了。坐飞机时，我们常常看到白云飘在飞机下面；登山时，也会发现白云在脚下，或者环绕在半山腰。白云的高度从500米到1万米不等。
“明月几时有，把酒问青天”。为什么要问青天？因为月亮在青天之上。实际上，月亮距地球表面的距离可比青天远多了，很多人都知道，这个数字是大约38万公里。可也并不总是如此。月亮绕地球运行的轨道是椭圆形的，离地球最近的近地点大约距离地球36万多公里，离地球最远的远地点大约距离地球40万公里左右。据说，有科学家在月球上安置了反射镜，通过激光测距，精度可以达到厘米级。测绘工程师们听到这个消息，恐怕不会吃惊吧？
“天上的太阳红彤彤”。太阳距离我们有多远呢？这可不是一个一般的数字，这个数字为149597870公里，即大约1.5亿公里。科学家把这个数字作为一个天文单位，也就是把它作为测量天体（特别是太阳系天体）之间距离的“尺子”。地球围绕太阳公转的轨道也是椭圆形，所以，太阳距地球的距离也是时刻变化的。
“天上的星星亮晶晶”。天上的星星有多远呢？这就看说的是什么星了。距离我们最近的星星是太阳系里的行星，这些行星的排列是有规律的。1766年，一位名叫体丢斯的德国数学教师在给学生讲述太阳系概况时，要求学生将各大行星到太阳的平均距离记住。可学生怎么也记不住这些毫无规律的数字。体丢斯仔细分析了这些数据，发现并非无规律可循。他先在黑板上写下一个数列，从第二个数开始，后一个数正好是前一个数的两倍，即：0，3，6，12，24，48，96，192……
在每个数上加4，再除以10，便得到： 0.4，0.7，1.0，1.6，2.8，5.2，10，19.6……
当时所知道的行星的排列为：水星，金星，地球，火星，？，木星，土星，？……
可以看到，如果以地球到太阳的距离为一个天文单位，其他数字正好是5个行星到太阳的平均距离，只有2.8个天文单位处没有行星，土星以后也没有行星，因为当时知道的最远的行星就是土星。
体丢斯并没有认为这是个多么了不起的发现，不过把它当作一个教学生巧妙记忆数据的方法，所以当时没有传开。直到1772年，德国天文台台长波德发现了它，觉得很有意思，才将它发表。因此一般称它为“体丢斯－波德”定则。天文学家就是以此为线索发现了天王星，后来又发现了介于火星和木星之间的小行星带。
读者如果有兴趣，可以根据上面提供的数字推算出地球距离这些行星的距离。不过，根据上面这些数字只能推导出各行星距离地球轨道的距离，行星个体距离地球的距离是随时变化的。以火星为例，火星轨道距离太阳的平均距离为1.6个天文单位，当地球和火星位于太阳同一侧，并且日、地、火在同一条直线上时，地球与火星的距离最小，约为0.6个天文单位；当地球和火星位于太阳两侧，并且日、地、火在同一条直线上时，地球与火星的距离最大，为2.6个天文单位；在其他情况下，地球与火星的距离介于两者之间。当然，由于地球和火星的轨道都是椭圆的，实际情况要复杂得多，两者的距离每时每刻都在变化。今年8月27日，火星运行到近6万年来距离地球最近的位置，火星与地球的距离约为5576万公里，仅有0.37个天文单位。
上面说的都是行星。在夏日的晴朗夜晚，我们抬头所看到的绝大多数都是恒星。除太阳之外，离我们最近的一颗恒星叫做比邻星。它位于半人马座，离太阳系的距离是4.22光年。那么最远的恒星呢？1999年4月，利用哈勃望远镜拍摄的深空图像，美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员发现，宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系，这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体。
你看，要回答“天有多高”还真是困难。从500米高的云层到130亿光年的古老星系，哪一个数据是“天高”呢？
再说“地厚”。
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