평면·구형 지구 비교 계산기
평면 기준과 구형 지구의 곡률 낙차 및 기하학적 지평선 거리를 비교합니다.
평면·구형 지구의 기하학 비교
지표 거리와 관측자 높이를 입력하세요. 평균 지구 반지름 6,371 킬로미터를 사용합니다.
평면·구형 지구 기하학 안내
이 계산기는 선택한 지표 거리에서 두 가지 이상적인 기하 모델을 비교합니다. 평면 기준에서는 완전히 평평한 표면에 곡률 낙차가 없으므로 거리에 관계없이 값이 영입니다. 구형 모델에서는 표면이 시작점의 접선에서 계속 멀어집니다. 평균 지구 반지름 6,371 킬로미터를 사용하며 단거리 경험식에만 의존하지 않고 정확한 원의 관계식을 계산합니다.
여기서 곡률 낙차는 입력한 호 거리를 이동한 뒤 시작점 접선과 원 표면 사이의 수직 간격입니다. 중심각은 호 거리를 지구 반지름으로 나눈 값이며, 낙차는 반지름에 일에서 해당 각도의 코사인을 뺀 값을 곱합니다. 짧은 거리에서는 거리의 제곱을 반지름의 두 배로 나눈 근사치와 거의 같습니다. 대략 거리의 제곱에 비례해 증가하므로 들판에서는 작지만 수십 또는 수백 킬로미터에서는 커집니다.
관측자 높이는 기하학적 지평선을 별도로 구하는 데 쓰입니다. 지평선까지의 직선거리는 지구 반지름과 지구 반지름에 관측자 높이를 더한 길이가 두 변인 직각삼각형에서 얻습니다. 이는 진공 상태의 기하학 결과입니다. 대기 굴절은 보통 빛을 아래로 휘게 해 가시 지평선을 더 멀게 하지만, 지형, 파도, 건물, 식생 및 기기 높이는 시야를 제한할 수 있습니다. 곡률 낙차가 특정 관측자에게 가려지는 먼 물체의 높이를 곧바로 뜻하지도 않습니다. 이를 구하려면 양 끝 높이를 이용한 전체 시선 계산이 필요합니다.
측량 수업, 촬영 계획, 전파 경로의 직관적 이해 및 일반적인 곡률 근사 확인에 유용하지만 측지 측량 모델은 아닙니다. 지구는 완전한 구가 아닌 편평 타원체이며 고도가 다르고, 국지 중력은 장거리에서 하나의 보편적인 시각적 수평을 정의하지 않습니다. 정밀 공학이나 항법에는 타원체 지구 모델, 측량 좌표, 대기 가정 및 지형 자료를 사용하세요. 이 도구는 곡률의 수학적 영향을 쉽게 살펴볼 수 있도록 투명하고 재현 가능한 비교를 제공합니다.
평면·구형 지구 비교 예시
| 거리와 관측자 높이 | 구형 모델 결과 | 해석 |
|---|---|---|
| 10 km 및 2 m | 낙차 7.848 m; 지평선 5.049 km | 일반적인 기립 시 눈높이 |
| 50 km 및 5 m | 낙차 196.200 m; 지평선 7.982 km | 장거리 지상 시선 |
| 100 km 및 10 m | 낙차 784.790 m; 지평선 11.288 km | 지역 규모 비교 |
모델 비교 방법
- 지구 표면을 따라 잰 거리를 킬로미터로 입력하세요.
- 지표 위 관측자 높이를 미터로 입력하세요.
- '모델 비교'를 선택해 곡률과 지평선 기하를 계산하세요.
- 낙차가 영인 평면 기준과 구형 곡률 낙차를 비교하세요.
- 지평선 결과는 굴절이나 지형 영향을 반영하기 전 기하학적 거리로 해석하세요.
자주 묻는 질문
어떤 지구 반지름을 사용하나요?
통상적인 평균 지구 반지름인 6,371 킬로미터를 사용합니다. 국지 타원체 반지름은 위도와 방향에 따라 조금 달라지므로 정밀 측량에는 측지 모델이 필요합니다.
곡률 낙차는 가려진 높이와 같은가요?
아닙니다. 곡률 낙차는 시작점 접선에서 측정합니다. 가려진 높이는 관측자 높이, 목표물 높이, 거리, 굴절 및 중간 지형에 따라 달라집니다.
가시 지평선이 결과와 다를 수 있는 이유는 무엇인가요?
이 도구는 진공에서의 순수 기하학적 지평선을 계산합니다. 대기 굴절, 고도 변화, 파도와 장애물은 겉보기 지평선을 이동시키거나 가릴 수 있습니다.
평면 모델의 낙차는 왜 영인가요?
기하학적으로 평평한 기준면은 시작점 접선에서 휘어지지 않습니다. 따라서 영이 구면 곡률과 비교하는 직접적인 기준입니다.
지구 곡률은 마일 제곱당 팔 인치를 정확히 따르나요?
이는 원 기하학의 단거리 근사이며 낙차의 정의에 따라 달라집니다. 계산기는 지표 호 거리와 정확한 코사인 공식을 사용하므로 더 긴 거리에서도 일관됩니다.