隔多遠看到的就不會是同一片天空

時間 2021-05-31 10:51:06

1樓:alonewolf

首先要定義人能看到的天空有多高,這點很關鍵,一般情況下,天空中多有雲彩,可以認為是雲層的高度,最低的大概2000公尺左右。

假設在海平面上,視野極好,那能看到的全部天空是基於海面的一條切線。如圖中的直線AB、AC所示。在B、C兩點的人看到的就是外圓和切線所截的天空。只要算出來BC間的距離就好了。

設地球半徑為R,天空的高度為r.

由於三角形AOB和AOC均為直角三角形,且全等,因此有 cos(theta)=R/(R+r)。

而弧線BC長=2*theta*R=2*arccos[R/(R+r)]*R。

地球半徑R=6378.1 km,假設看到的天空為最底層的雲時,r=2km

因此算得弧BC=2*arccos[6378.1/(6378.1+2)]*6378.1=2*0.025*6378.1=319.4km

如果看到的是天空中的高層雲,比如高度在10000公尺左右的,即10 km,則為

BC=2*arccos[6378.1/(6378.1+10)]*6378.1=2*0.056*6378.1=713.8 km

天空分為好幾層,如對流層(海平面至10千公尺)、平流層(10~40千公尺)、中間層(40~80千公尺)、熱成層(電離層,80~370千公尺)和外大氣層(電離層,370千公尺以上)。

如果要看到天空的邊緣,比如外大氣層 370 km

BC的距離為

BC=2*arccos[6378.1/(6378.1+370)]*6378.1=2*0.3327*6378.1=4243.8 km 這就遠了。

再遠了,如果算到月亮的話,距離是30萬km

BC=2*arccos[6378.1/(6378.1+300000)]*6378.

1=2*1.55*6378.1=19771.

8,這就很遠了,由於是弧長,按地球表面走的距離,所以長度大於2R。

地球的半周長為3.1416*6378.1=20037.4km,可見,上面的數值跟這個很接近了,說明要想兩個人看不到同乙個月亮這麼遠的天空,兩個人得在地球的兩頭。。。。

當然,如果是太陽,r=1.496×100000000千公尺

那麼。。。

BC=2*arccos[6378.1/(6378.1+149600000)]*6378.1=2*1.5707*6378.1=20036.16km,

基本上就是地球的半周長了,也就是說,地球的兩個端點。(資料計算時有四捨五入,π取的是3.1416,會偏大一些)

這也很好理解,地球一半是白天,一半是黑夜嘛。。。。

當然,這算是比較理想的情況,實際情況下視野沒有這麼好,看到天空的角度會小於180°,因此距離會變短,基於類似的方法可以計算出來(不過由於不再是直角三角形,角ABO變為鈍角了,因此需要根據三角形的乙個角、兩個邊長來計算出來這兩個邊所夾的角。)

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