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这是人类历史上最有名的实验之一。埃拉托色尼的测量结果相当准确，以至于一千八百多年后才有人超越他。这个超越他的人曾是一名英国水手，名叫理查德·诺伍德。
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26岁那年，诺伍德离开英国，坐船前往英属殖民地百慕大群岛。他为什么要跑到那么远的地方呢？因为有人忽悠他，说那里有很多很多的珍珠，捞到了可以发大财。结果他跑到那儿一看，珍珠早就被别人给捞光了，诺伍德不得不改行去给当地政府绘制地图。靠着对几何学的精通，诺伍德成功地绘制出了当时最精确的百慕大地图。也正是这次经历，让诺伍德萌生了测量地球周长的想法。
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后来诺伍德回到英国，在伦敦的一所中学做了一名数学老师，但他一直没有忘记那个测量地球大小的梦想。1633年的夏至日，他终于付诸行动，开始了一次历史罕见的、单枪匹马测量地球周长的壮举。诺伍德以伦敦塔为起点，一步一步地向北走去，边走边测量走过的距离。这次测量持续了整整两年。在这两年间，他一丝不苟地记录着每天走过的距离，并对道路起伏等干扰因素进行了仔细的修正。最后，在1635年的夏至日，他终于到达了目的地约克，并在那里重复了埃拉托色尼著名的角度测量实验。诺伍德算出地球的周长是39860公里。
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诺伍德把他对地球周长的测量写进了一本书，书名是《水手的实践》。这本书让诺伍德名声大噪。就连大名鼎鼎的牛顿爵士，都在他的传世名著《自然哲学的数学原理》中引用了诺伍德的测量结果。成名之后的诺伍德又重回百慕大，并在那里建立了当地的第一所学校。可惜的是，后来诺伍德过得并不太平。在他生命的最后20年，审判巫师的活动逐渐在百慕大群岛盛行起来。诺伍德害怕别人把自己那些写满神秘符号的几何学论文当成是与魔鬼交流的证据，结果在整天提心吊胆的状态下度过了自己的晚年。
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随着科技的进步，尤其是卫星探测技术的应用，现在人们对地球的形状和大小有了更深的认识。科学家发现，由于地球一直在自转，因此它并不是一个完美的圆球，而是一个赤道略鼓、两极略扁的椭球体。给你们看张图，你们就清楚了。根据人造卫星的测量，地球的赤道半径（也就是球心到赤道的距离）略大，有6378公里；而它的极半径（也就是球心到极地的距离）略小，有6356公里。不过两者的差距很小，只有千分之三，所以我们还是可以把地球看成是一个比较标准的大圆球。
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我们平时常说的地球周长，一般是指赤道的长度；根据卫星测量的结果，它有40076公里。这是什么概念呢？我们都知道，世界上有一项挑战人类极限的运动，叫马拉松。马拉松是一个长跑比赛，参赛者总共要跑42.195公里，大概相当于绕着中学操场的跑道跑上105圈半。假设有一个非常厉害的长跑运动员，每天都能跑一场马拉松，那他大概需要不间断地跑上950天，才能够环绕地球一圈。对于我们人类，地球就是这样的庞然大物！
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讲到这里，想必大家已经对我们的美丽家园有了一个基本的印象。由于万有引力的影响，地球是一个比较标准的大圆球；它的周长为4万公里，需要跑950个马拉松才能环绕一圈；它像一颗蓝色的弹珠，孤零零地漂浮在太空之中。但是这一切，全都是在地球附近看它所得到的印象。在本节课的最后，我们要给大家展示一下，从遥远的太阳系边缘看地球，到底是什么样的。
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不过在此之前，我们要先给大家讲讲人类航天史上一个最具传奇色彩的太空探索项目——旅行者号空间探测器。说到太空探索，有一个不得不提的重要人物，就是美国数学家迈克尔·米诺维奇。在1961年，米诺维奇还只是加州大学洛杉矶分校数学系的一个研究生。当时他在研究一个非常难的数学问题，叫三体问题。
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想必有不少小朋友，对“三体”这个名词已经不陌生了。这要归功于我国著名科幻作家刘慈欣写的系列科幻名著《三体》。三体问题研究的是三个有质量的物体在万有引力作用下的运动规律。而米诺维奇主要关心其中一种特殊情况：一个从地球发射的航天器，在经过太阳系中的其他行星时会发生什么？
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这是一个困扰了学术界300多年的难题。就连大名鼎鼎的牛顿爵士也对它无可奈何。那为什么一个初出茅庐、名不见经传的研究生会敢啃这样的硬骨头呢？因为他有一个连牛顿爵士都没有的秘密武器。
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米诺维奇的秘密武器就是加州大学洛杉矶分校的IBM-7094计算机。这台计算机非常大，它的各个仪器部件摆满了整个房间。别看IBM-7094这么大，它的计算速度其实相当慢，比今天最差的笔记本电脑还要慢得多。慢就不说了，它还特别贵，一旦开机，每小时就得花掉1000美元。要知道，当时美国家庭的平均年收入也才5000多美元。换句话说，你要是用这台电脑玩上5个小时的游戏，一年内全家人就得陪你一起喝西北风了。尽管如此，加州大学洛杉矶分校还是全力支持米诺维奇的研究，让他可以想用多少小时电脑，就用多少小时。
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米诺维奇的研究结果表明，当航天器靠近某颗行星的时候，会被它的引力所吸引。由于行星本身也在以很高的速度绕太阳旋转，它就会带着航天器和它一起跑，从而把自己的速度也传给航天器。这有点类似于一个人在火车上跑步：火车不开时，他的速度不会特别快，火车一旦开了，就会带着他一起跑，从而使他相对于地面的速度大大增加。这样，只要航天器不被行星捕获，它离开行星时的速度就会比原来大很多。换句话说，这些行星就成了能给航天器加速的太空加油站。这个“引力弹弓”效应是人类航天史上一个里程碑式的发现。在此之前，人类发射的航天器最远也到不了火星；而在此之后，人类就有了探索整个太阳系的能力。
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1964年，另一个至关重要的人物也登场了。他叫加里·弗兰德罗，当时他还是加州理工学院的一个研究生。那年夏天，弗兰德罗跑到NASA（美国国家航空航天局）下属的一个实验室去做暑期实习。可是实验室的人根本不重视他，给他找了一份技术含量不高的差事，让他去计算从地球飞往其他行星都有哪些可能的航线。弗兰德罗觉得自己被别人晾在了一边，这让他颇为沮丧。
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尽管不开心，弗兰德罗还是兢兢业业地完成了自己的工作。在测算了上百条平淡无奇的航线之后，他发现了一条意义非凡的航线，就是下图显示的这条。
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我来给小朋友们解释一下这张图。我们知道，太阳系中有很多行星，这些行星有一个共同的运动规律，那就是它们只能在同一个平面上绕着太阳旋转。这有点像是学校运动会的田径比赛，运动员们必须在学校操场所在的平面上跑步，而不能往位置更高的主席台或观众席上跑。
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弗兰德罗的计算表明，如果在1976-1977年间向木星方向发射一个航天器，依靠我们前面讲过的“引力弹弓”的帮助，它可以一次就同时游历木星、土星、天王星和海王星这四大行星！此外，正常情况下飞往海王星需要花40年，但如果飞这条航线，就能把航行时间一下缩短到12年！这是一次百年不遇的机会。若是到1977年还不能把航天器发射出去，下一次机会人类就得再等上176年。
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但这同时也是一个极度疯狂的主意。那时人类的航天器连火星都没去过。在这种情况下，策划一次同时游历木星、土星、天王星和海王星的航行，其疯狂程度就相当于让连冲出亚洲都办不到的中国男足直接策划如何夺得世界杯冠军。
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不过，NASA向来不缺少疯狂的人。经过仔细的论证，NASA决定全力支持这个被称为“大旅行”的计划，到1977年时发射旅行者号探测器去探索太阳系。这意味着他们只有短短12年的时间来突破大量前所未有的技术难关。此外，他们还要面对另一个巨大的难题，那就是钱。要想完成这么宏大的计划，他们必须从政府那里拿到大量的经费；而要想从政府那里拿到大量的经费，他们又必须向国会和公众证明这次宇宙探索具有的意义和价值。这时候，有个人站了出来，他就是美国著名天文学家、科普作家卡尔·萨根。
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1939年，五岁的卡尔·萨根和父母一起参观了在纽约举办的世界博览会。在博览会上，一个非常特别的仪式把小萨根牢牢地吸引住了，那就是“西屋时间胶囊”的掩埋仪式。“西屋时间胶囊”是由美国西屋电器公司打造的一个鱼雷状的金属容器，里面放着很多代表时代特点的物品，以及一封爱因斯坦写给后人的信。这个时间胶囊被庄严地埋在博览会举办地——纽约法拉盛公园的地下，要在五千年之后，也就是公元6939年才会被重新打开。把代表时代特点的物品寄给未来人的概念，让年仅五岁的卡尔·萨根深深着迷。
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