那么，地球的形状究竟是不是一个正圆球体形呢？由于航海事业需要精确地判别方向，对地球形状的探索就日感迫切。1668年，牛顿发现了万有引力定律，他以极其丰富的想象力，认为行星由于其自身的旋转，应当在两极扁平而赤道突出。这一天才的预言，为判断地球更精确的形状提供了理论根据。
1672年，法国科学院派李希尔到达赤道附近去观测火星冲日。当时他随身带了一只很准确的摆钟，到达开罗之后，他发觉摆钟每天总是慢两分钟，他不得不缩短摆长，来校正摆钟的快慢。当李希尔回到巴黎后，摆钟又变得快起来，必须重新放长摆的长度，这是什么缘故呢？
牛顿受到李希尔摆钟的启示，他由此思考到，摆钟变慢的原因是重力加速度变小的缘故，一则是由于赤道附近的离心加速度大；二则是由于赤道部分凸出而造成引力变校因此，牛顿认为，地球不是正圆球体，而是一个扁 a椭圆球体，长半轴a与短半轴b之差同地球的长半轴a之比（），即为 a扁率，牛顿推算的地球扁率应为1∶230。
但是，当时法国天文台台长为世代袭任的卡西尼家族所把持。他们祖孙四代，一贯坚持地球的极轴长于赤道外直径像一支竖立的鸡蛋。和牛顿力学原理唱对台戏。恩格斯在《自然辩证法》一书中还为此写了一个札记。
1718年卡亚尼的儿子雅克公布了他去法国境内测量子午线一度弧长的结果，企图证明地球的形状是尖长的。但是牛顿以及一些科学家如波达、拉格朗日、拉普拉斯，达兰贝尔等，认为测点距离太短不足以说明问题，因此仍然坚持自己的意见。双方各执己见，争论不休。究竟谁是谁非呢？到就要看谁的论据经得起实践的检验。
1837年，法国科学院为了解决地球形状的争论问题，派出了两个远征测量队，一个去南美秘鲁，一个去北欧极地拉卜兰德。经过九年的实测，测量结果是拉卜兰德地区的子午圈弧度比秘鲁约长1.5公里，事实证明牛顿力学的推算是正确的。测量队员克雷勒忠于科学，实事求是，公布了测量成果，并计算出地球扁率为1∶297.2。这么一来，迫使卡西尼的第四代重孙多米尼科不得不再度进行十年的复测，在事实面前推翻了祖先的成见。从此以后，再也没有人怀疑地球是一个扁椭圆球体了。
今天，由于人造卫星、航天飞船、遥感技术的发展，人们对地球的形状和大小的认识也达到了更加精细的程度。大地考察卫星所拍摄的准确照片，纠正了以往地图上的微小差错。特殊的监控设备，甚至连山脉的微小起伏，地球板块的缓缓蠕动，也能察觉得一清二楚了。
空气的压力
空气是人类赖以生存的重要环境之一。它有许多重要的性质，如重量、成分、密度以及压力等，然而，在很长的一段时间内人们并不了解空气。17世纪的欧洲，人们曾经围绕着“空气是否具有压力”的问题，展开过一些争论。
空气究竟有没有压力？要弄清这个问题，单纯的理论上的辩论是不能解决问题的，孰是孰非，还得由科学实验来判断。
1640年，在意大利佛罗伦萨市，有一个名叫托斯坎斯基的人，他在自己的住宅里挖了一口深井，装上了一架由著名工匠制造的强有力的抽水机，打算用它来抽出深井中的水。然而，说也奇怪，抽水机却偏偏抽不出水来，水还没有到井口，在离水面大约10米高的地方就不肯上升了。这是什么原因呢？
人们企图用亚里士多德的学说来进行解释。亚里士多德在物理学中曾经有过一条所谓“自然界憎恶真空”的原理。在回答液体在管中升降现象时，亚里士多德认为，大自然有一种憎恶真空的本能，为了惧怕管中出现真空，进而消灭真空，水就沿着管子上升了。长久以来，人们对于亚里士多德的说法确信无疑，然而，这一次却大大地失灵了，为什么憎恶真空只限于10米以下呢？难道10米以上的大自然就不再憎恶真空了吗？显然，这个理论不能自圆其说。
对于这个问题，一时谁也说不清楚，于是人们就跑去请教当时意大利德高望重的物理学家伽利略。伽利略虽然不赞同亚里士多德的观点，然而也未能作出确切的回答，只是说：“也许是因为井太深了，水没有到达井口就由于本身的重量而掉下去了……。”后来，伽利略逐步意识到，这个问题很可能与空气的压力有关，遗憾的是，不久他就告辞了人世，没有能亲自用实验来证明它。研究空气压力的问题，落到了伽利略的学生托里拆利的身上。
托里拆利是17世纪意大利的数学家、科学家。公元1608年生于意大利的华耶查城，自幼酷爱科学，20岁负籍罗马，在著名的数学家、伽利略最好的朋友卡斯德利的门下攻读数学。卡斯德利始终不遗余力地在他的学生中传播伽利略的学说，因而年青的托里拆利十分尊重伽利略，自称为是“伽利略分子”。在这种意义上，可以说他是杰出科学家伽利略的学生，是伽利略科学事业的继承人。
托里拆利坚决反对亚里士多德关于“自然界憎恶真空”的说法，他决心用实验来驳倒它。1643年，他和助手维维安尼，做了一个关键性的实验。他们把水银注入一头封闭的玻璃细管内，用手指压住开口一端，然后把玻璃管倒过来，使开口的一头插入盛有水银的杯里，当他们把手指拿开之后，水银并不是全部流到杯里，而是水银在降落了一段后，便稳定地保持在一个高度，再也不继续下降。这显然是有一种外力使水银保持在玻璃管内，托里拆利认为，这种外力就是水银面上的空气压力。如果没有空气压力，水银应该由管中全部流出。经过多次实验，结果都是一样。
不仅如此，托里拆利还反复测量了玻璃管中水银柱的高度，结果都是76厘米。这说明，空气的压力刚好等于管内水银柱高所表征的压力。大家知道水银的比重是水的13.6倍，如果把玻璃管中的水银换装成水，那么空气压力所能支持的这一高度则应是： 76厘米×13. 6=1033. 6厘米=10. 336米。
这就十分清晰地解决了托斯坎斯基住宅内那口深井的水，为什么抽到10米就再也上升不了的原因。这是因为井的深度超过了10.336米。
托里拆利的实验解决了自伽利略以来许多人绞尽脑汁而不得其解的难题。这个实验不仅驳倒了亚里士多德的“自然界憎恶真空”的观点，证明了空气压力的客观存在，而且取得了定量测试空气压力的数值。托里拆利在这些实验的基础上，成功地制造了水银气压表。
另一个用实验证明空气压力存在的科学家是法国的巴斯噶。巴斯噶是托里拆利的同时代人。当巴斯噶获悉托里拆利的实验之后，曾于1647年11月15日写信给他的助手皮埃，信中说：“你是会了解的，如果在山顶上水银柱的高度显得比山麓低些，那末就可以从中作出结论，这种现象的唯一原因，是空气的重力。”
根据巴斯噶的指示，皮埃制作了两个水银气压计，一个要放在法国中部的皮依·德·顿山的山麓，另一个手拿着沿着斜坡向上爬山，并注意观察水银柱的高度变化。随着爬山高度的增加，皮埃观察到水银柱逐渐地慢慢下降。
巴斯噶得到实验报告之后，立即把实验结果和结论发表于世，产生了很大的影响。巴斯噶和皮埃的实验，把托里拆利的工作向前推进了一步。
在用科学实验来证明空气压力的科学家中，还有一位颇为著称的人——德国科学家冯·葛里克。葛里克原是一位军需官，1646年他被任命为普鲁士马德堡市的市长。葛里克对于科学研究有着强烈的兴趣，他为了证实大气压力的存在，先后花费了4000镑的巨款，投入了大量的时间和精力来从事实验。葛里克从1651年开始进行研究，终于在1654年获得成功。
1651年，葛里克首先把密封的水桶中的空气抽出，结果发现木桶被大气压力压炸了。接着，他又用薄钢片做了一个球，抽去其中的空气，结果铜球也被大气压力压扁了。后来，葛里克又精心制作了两个直径为37厘米的铜质半球，这两个半球不但十分坚固，而且做得十分精密。一个半球上开孔，孔上设有活栓，两个半球合起来时，吻合得非常密贴，几乎完全不漏气。葛里克发现，当球内有空气时，两个半球很容易分开；如果将球内空气抽出后，由于球体受到外表单方面的大气压力，造成压力不平衡，因而很难把两个半球分开。
1652年，葛里克为了改进真空技术，发明了空气卿筒，他利用这架自制的抽气机，可以把钢球内部的空气抽纯到一定的真空度。这就为日后的大气压力实验，提供了重要保证。
当一切准备工作都就绪之后，1654年，葛里克决定当众表演他精心设计的实验。这一天，跑来看热闹的人很多，当时的皇帝和宫廷中的达官贵族也都前来观看。葛里克先把那个抽成真空的钢球放在地上，同时吩咐手下的人在两个半球的活栓上各系上八匹强有力的大马，然后叫这16匹马分别朝相反方向用力地拉。可是，这16匹马用尽了气力却无济于事，铜球依然如故，结合紧密。最后，又增添了4匹马，用20匹最精壮的马来拉，才把这个铜球拉开。拉开的那一刹那，外面的空气突然冲入球内，发出一声巨响，在场的人都被吓了一大跳。这个实验明白无误地证明，空气不但具有压力，而且压力之大，是十分惊人的。
葛里克的马德堡半球实验。否定了亚里士多德的“自然界憎恶真空”的学说，证实了真空是可以办到的，从而启发人们去进行真空技术的研究。葛里克发明的抽气机，后经波义耳的改进，被用来研究“空气的弹力和重量”问题，并由此导致波义耳发现了气体的体积随压强而改变的客观规律，对科学发展起了一定的推动作用。
托里拆利、巴斯噶以及葛里克的科学实验，犹如一位公正无私的法官，以它极大的权威性，结束了“空气是否有压力”的争论，否定了亚里士多德的错误观点，使人们对空气的认识与研究，大大向前迈进了一步。
水成论与火成论
现在我们都知道，地球表层的岩石圈，是由三种不同的岩石构成的：“水成”的沉积岩，“火成”的岩浆岩以及由这两种岩石经过变质作用而形成的变质岩。这种岩石知识，已成为常识而为人们所共知。然而，它的得来并非易事，是人类经过长期的实践才总结出来的。在地质学史上，围绕着岩石的起源与成因，特别是针对火成岩的成因，曾展开过一嘲水成派”和“火成派”的激烈争论。
水成派的代表人物维尔纳，是德国萨克森地方一个名叫弗莱堡矿业学院的教授。他出身于矿业家庭，300年来，其家族都和采矿事业有着联系。维尔纳继承家庭传统，酷爱地质学，并在地质地论的研究上作出了杰出的贡献。
他首创了矿物分类法，提出了按成分区别岩石的方法，并使地质科学系统化。
而且，地质学作为一门课程也是由维尔纳首先在1755年开设的，当时这门课程的名称叫做“地知学”。维尔纳也因此成为18世纪欧洲的一位享有盛誉的地质学家。维尔纳虽然一生没有发表多少著作，然而，由于他的讲课内容丰富，语言动人，因而很多人纷纷从欧洲各国，慕名来到弗莱堡矿业学院聆听维尔纳的讲课。不多久，在维尔纳的周围就逐渐形成了一个地质学派，像著名的地质学家布赫、洪堡德等人都是他的学生。
维尔纳根据化学家波义耳关于饱和溶液中晶体沉淀的实验，建立了岩石起源与成因的理论。维尔纳认为，地壳上的所有岩石，都是从原始的海水或洪水时期沉积而成的，甚至像玄武岩、花岗岩一类的岩石，也是借助于水中的各种盐类的结晶作用而形成的。他否认在漫长的地球史上有过火山的现象，而且把现代火山活动解释为煤和硫磺在地下燃烧的结果。
维尔纳的理论很快被传播开来，并成为当时地质学上的权威学说。以维尔纳为首的学派，由于主张一切岩石都是在水中沉积而成的，因而被人们称之为“水成派”。
在生产实践中，用维尔纳的岩石成因理论来解释沉积岩的生成，基本上是正确的；但把花岗岩、玄武岩这样明显的火成岩也说成是水成成因，则是说不通的。1788年，出了个与水成派针锋相对的火成派代表人物——英国地质学家哈屯。哈屯原先学医，但他从未行过医，反而对地质学发生了浓厚的兴趣。他依靠经营农业而赚了大量的钱，这使他有可能潜心研究地质，并到14个国家进行地质考察。科学的实践活动使他扩大了知识眼界，并促成他在地质学理论上有所建树。哈屯强烈地反对维尔纳的水成论，提出火成岩是由高温的岩浆冷却结晶而成的观点。哈屯认为，地球犹如一个熔炉，地球内部是炽热熔融的岩浆，而地球的坚固表面则是这个大熔炉的炉壁，熔炉封闭得很紧，只有一些火山口算是安全的阀门。哈屯指出，熔融岩浆从地下的裂缝中迸发出来，经过冷凝固化而形成结晶岩层，如玄武岩、花岗岩就是这样形成的。由于哈屯引进岩浆作用，并用以解释火成岩的成因，因而人们称之为“火成派”。
哈屯的理论刚一露头，就遭到水成派的围攻，两个学派展开了激烈的论战。双方的争论不仅持续了好几十年，而且，斗争情况也越演越烈。有一次在苏格兰爱丁堡附近的小山下，两派开了一次现场讨论会。讨论会从争论开始，继而发展到互相指责和谩骂，最后达到了白热化的程度，竟用拳头代替争辩，相互殴打了一阵，方才散场，真可谓“水火不相容”！
然而，单纯理论上的争辩并不能解决问题，武斗更不是解决问题的办法，只有实践才是检验理论真假的唯一标准。火成派为了证实自己的学说，进行了广泛的野外地质考察和科学实验。哈屯在实践中发现岩脉的存在，并看到穿插在其他岩石与围岩相接触的地方，有明显的烤焦现象。哈屯的好友，英国业余科学家霍尔爵士，在1790年至1812年共22年的时间里，用一系列的模拟实验，有力地支持了哈屯的学说。
一天，霍尔在利斯的一个玻璃厂里看到了一个很有启发的现象：如果让熔融的玻璃非常缓慢地冷却，它就会结晶化，并变成不透明体，而如果让熔融的玻璃迅速地冷却，它就会变成透明状态。这种现象正如我们日常制造白糖和冰糖一样。白糖就是在冷却较快，结晶较速的情况下形成的，如果我们将白糖做成极浓的浓溶液，控制它的温度慢慢地下降，它就能在一定的温度条件下进行结晶，生成粗大颗粒的冰糖。霍尔认为熔岩的形成，正和在玻璃厂里所看到的现象相类似。于是他花费了不少的资金和精力，从遥远的维苏威火山，运来大量的火山熔岩，放在一个炼铁工厂的高炉中进行熔化。实验证明：如果让熔融岩石慢慢地冷却，就得到像玄武岩那样的结晶质岩石；如果让它突然冷却，则得到玻璃状的岩石。霍尔这个模拟实验，生动地揭示了火成成因机制。
霍尔还把石灰岩放在一个封闭的容器中加热，实验的结果表明，它并不像水成派所说的那样，会被分解掉，而正是像哈屯所指出的那样，在冷却后变成了现在被称为变质岩的大理石一类的岩石。霍尔又把散砂装在一个盛满海水的铁壶中加热，这些散砂就变成了像砂岩一样坚硬结实的岩石，这些模拟实验的结果都支持了哈屯的岩石成因观点。
接着，地质学家德马列在法国中部的一个采石场里，发现了黑色的典型的玄武岩，他顺着这个岩体追索下去，最后到达一个火山口，这就更有力地证明了玄武岩的火成成因。德马列不愿作口头上无休止的辩论，面对前来和他争论的人，只是说：“你去看看吧！”
后来，在冰岛上发生了大量炽热的玄武岩流喷溢地表，铺盖了大片地区的事件。这件事轰动了西北欧，也给水成派提出了严峻的挑战。
在大量的科学事实面前，水成派维尔纳的大弟子布赫，开始怀疑自己老师的观点。后来他到德国、意大利的一些火山地区亲自作了详细调查研究，发现这些火山地区并没有维尔纳所说的煤层，自然更谈不上什么煤的燃烧了。另一个大弟子洪堡德远渡重洋，到拉丁美洲进行地质考察，他登上厄瓜多尔首都附近的皮晋查火山，亲自俯伏在火山口的边缘进行观察，得到了许多第一手资料。在事实的教育下，布赫和洪堡德认识到火成岩的水成成因说是错误的，转而赞同哈屯的观点。另外，英国剑桥大学的地质学教授席基威克也转变了立场，他最初赞同水成派的观点。曾坦率地表示过，自己“满脑子都是维尔纳的思想，甚至准备牺牲自己的见懈，接受维尔纳所有的信条——做一个维尔纳的奴隶”，然而，当他和他的好友罗德里克、麦其生一同前往欧洲各地进行地质考察之后，发现原生岩层并不像维尔纨所说的那样是在水中结晶而成的，而是熔融岩石的固化或凝固的结果，从而接受了哈屯关于火成岩的成因学说。席基威克公开宣称，由于他追随维尔纳，使他白白浪费了好几年的宝贵光阴……，就这样水成派开始从内部瓦解了。
