谈“天”说“地”

章关培（劳燕）

                  谈“天”说“地”
                                              劳燕

     《荀子》有言：“不登高山,不知天之高也；不临深溪,不知地之厚也。”意思是说，不身临其境，就不知道真实情况。庄子说：“吾不知天之高也，地之下也。”《庄子·让王》）是说不知道天有多高，地有多深。后来引申成一个成语：不知天高地厚。用来形容骄狂无知。

       汉语“天”，在甲骨文和金文中，“天”是一个脑袋被着重画出的小人，本义为“头”，后引申为“天”。《易经》象曰：“天行健，君子以自强不息。”（乾卦）。意思是说，天（宇宙）的运动刚强劲健，相应于此，君子应刚毅坚卓，发愤图强。“天”是中华文化信仰体系的一个核心。狭义仅指与地相对的天，即人类生存范围（地球）以外的空间（天空），宇宙空间。广义上的天，即道、太一、大自然、天然宇宙。天有神格化、人格化的概念，指最高之神，称为皇天、昊天、天皇大帝、皇天上帝、昊天上帝等。

        汉语“地”小篆从土,也声，本义作“元气初分，轻清阳为天，重浊阴为地，万物所称列也”解。《易经》象曰：“地势坤，君子以厚德载物。” （坤卦）。朱子《本义》本《说卦传》：“坤也者，地也。万物皆致养焉。坤，地也，故称乎母。”这是对大地母亲至高也是最质朴的赞誉。大地厚土，承载万物。

        乾坤天地，在天成象，在地成形，气象浑厚。天地运行，自然大道与四时更替，演绎着万物成长的过程。

    这里说“天”道“地”，“天”，是指与地相对的狭义的天，就是天空，即地球以外的空间，宇宙空间。“地”，是指承载万物的大地厚土狭义的大地厚土，就是地球球体。
    天有多高？仰望天空，可以见到的天空是一片蓝色，所以天空又有“蓝天”之称。蓝天究竟有多高呢？这个问题，荀子登上高山似乎也解决不了。前苏联科学家曾坐气球对天空的颜色作了一次专题观测。他们从地面上升至八点六公里的高空时，天空一直是蓝色的，当上升到十点八公里的高空时，天空成了暗蓝色，再上升到十三公里高空时，天空呈暗紫色，十八公里以上的高空，由于空气非常稀薄，光不发生散射，天空成了一片暗紫色，这时，天空出现了大地厚土上的人类从未见到过的景观：太阳和星星同时争辉！据此，他们得出结论：所谓蓝天，只是在离地面十公里左右这段天空中。
      “天空”，在空间学上，是指“天”和“空”。
   “天”指太空，地球上110千米以上空间，110千米是人造卫星航天器等可以运行的最低高度。“空”是指离地面有一定高度，但不高于110千米的范围。这也是“国家领空”的最高高度。具体说，“天空”分为：对流层——是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道附近为16-18km；在中纬度地区为l0-12km，两极附近为8-9km。夏季较厚，冬季较薄；平流层—— 从对流层顶到约50km的大气层为平流层；中间层——从平流层顶到80km高度称为中间层；热层——从80km到约500km称为热层；逃逸层——热层以上的大气层称为逃逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大部分分子发生电离；使质子的含量大大超过中性氢原子的含量。逃逸层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，故又常称为外大气层。由于空气受地心引力极小，气体及微粒可以从这层飞出地球致力场进入太空。逃逸层是地球大气的最外层，该层的上界在哪里还没有一致的看法。实际上地球大气与星际空间并没有截然的界限。有一种说法，人眼所见的天空，只有400—1000米。这个说法是不科学的，人眼能看到的天空，相当遥远。比如，人眼能看到在平流层飞行的飞机，也能看到在太空的星星。
    天有多高？其实是天有多大问题。这是一个概念性问题，取决于定义的角度。一般有两种定义：一是以观测者看到的范围来确定其大，二是指地球以外的无穷大。
    谈天有多高暂且打住，现在来说地有多厚。地有多厚？古代中国对地球的概念，认为大地是四方的，四面是水。以后才知道大地原来是个球体。科学地说，地球是梨形的（北极像梨头小些），所以，说地厚，从现代意识而言，似乎是指地球的直径、周长，也是指地球有多大，其实是说地球的质量，问题就是地球有多重了。

       地球的重量其实不是一个不可知数。那么，地球究竟有多重？你不见得有那么一竿称吧。世界之大，无奇不有，世界上确乎有“称地球”的人和事。而第一个“称”地球重量的人，是英国科学家卡文迪许。

   卡文迪许经过深入研究，觉得利用牛顿的万有引力定理是“称”出地球重量的惟一办法。可是，卡文迪许在实验室里采用这种办法时，遭遇了极其无可奈何的困难。因为没有和不能制作诸多既精确又庞大的度量仪器。比如，两个一公斤重的铝球，当他们相距十公分时，相互之间引力只有百万分之一克，即使空气中的飘尘，也能干扰它的准确度。根据万有引力定理和引力思路设计的“称地球”仪器，显然不足以解密地球重量，如何为地球称重？问题犹如一把密锁，需要一把密匙来打开。卡文迪许为这把密锁和密匙问题，整天冥思苦想。这一天，卡文迪许看见几个小孩用小镜子反射太阳光玩，镜子稍一翻转晃动，反射到远处的太阳光斑就会大幅度变位移动。机会总是给予那些勤奋追求与期待者，灵感一般只会从少数如卡文迪许这种天才产生。小孩的镜子的晃动的光，如同一把密匙射流般碰撞到了那把密锁，密锁转动了！卡文迪许连忙按照这个原理改装了实验仪器，测量的灵敏度由此大大提高，密锁打开了！

        就这样，世界上，卡文迪许第一个“称”出了地球的重量，时间是在1798年。
        二百多年前，人类文明地宣告：地球质量的数值是5.977x1024公斤，即将近60万亿亿吨。

        地球重量问题就这样解决了，地球的重量就这些了吗？不，地球的重量是在变化着的。

        二百多年来，地球发生有诸多增重因素：每年有40000吨的太空粉尘尘埃落定在地球，是地球增重最主要因素；地球每年因温度上升而获得自增重量约160吨；来自天外飞来地球的陨石重量也相当可观，目前已知的世界最大铁陨石有60吨重。

        地球还有诸多减重因素：地球在宇宙太阳系公转、自转的运行中，每时每刻都会甩掉许多太空垃圾；地球大气层不断逃逸的极轻气体，地球每年失去约95000吨氢气，每年会散失约1600吨氦气；每一次火山喷发过程中，会使一部分烟灰飘落到太空中......在这些变轻因素中，地球每年约要变轻50000吨。

        地球究竟有多重？最近，美国科学家运用新的测量方法为地球称重，加减上述各种地球增重、减重因素，新测得的地球重量约为5.972x1021吨，比“过去”轻了600亿亿吨。

李听圃

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