橢球體積計算器

以三條半軸計算橢球的精確體積與近似表面積。

橢球尺寸
輸入從中心沿三條互相垂直軸線測得的正半徑。

關於橢球體積與表面積

橢球面是將球面沿三個互相垂直的方向拉伸或壓縮而成的三維曲面。從中心沿這些方向到表面的距離稱為半軸,通常記為a、b、c。三條半軸相等時是球體;兩條相等時是旋轉橢球;三條皆不同時,通常稱為三軸橢球。三個正半軸長度便能完全決定理想形狀的體積與幾何比例。 橢球體積公式是精確的,即三分之四乘以圓周率,再乘以三條半軸的乘積。這可由單位球沿三個方向獨立縮放推導:每個縮放係數都會相應改變包覆的體積。只將一條軸加倍,體積就加倍;三條軸都加倍,體積則變為八倍。輸入的是半徑而非完整直徑,因此請先將量得的直徑除以二。例如輸入單位是公分,體積單位就是立方公分。 與體積不同,一般三軸橢球的表面積沒有簡單的初等公式,精確表示式涉及橢圓積分。本計算器使用指數為1.6075的Knud Thomsen近似公式,這個常用公式結合了三組半軸的兩兩乘積。對球體而言是精確的,對實際形狀通常也很準確,但對極度細長或扁平的橢球,仍應視為近似值。顯示的說明會將此值與精確體積區分。 橢球模型可用於幾何、天文學、大地測量、工程、醫學、製造,以及儲槽、粒子、器官、行星或圓潤物體的估算。實物不一定是完美橢球,因此測量不確定度可能比數值四捨五入更重要。量測通過中心的三個完整寬度,各取一半,並使用一致單位。表面積採平方單位,體積採立方單位。實用的核對方式是交換a、b、c的順序,兩項結果都應保持不變。球體則可輸入三次相同半徑,結果應符合常見球體公式。為方便閱讀,結果取至小數點後六位,內部計算仍保留更高精度。

橢球範例

半軸體積形狀
a = 3, b = 2, c = 125.132741三軸橢球。
a = 2, b = 2, c = 233.510322半軸相等時形成球體。
a = 5, b = 5, c = 2209.43951扁平的扁旋轉橢球。

如何計算橢球

  1. 量測通過中心且互相垂直的三條直徑。
  2. 將各直徑除以二,再輸入得到的半軸。
  3. 選擇「計算橢球」,求出體積與近似表面積。
  4. 以輸入單位的立方與平方形式解讀結果。

常見問題

輸入的是半徑還是直徑?

輸入的是半軸,即類似半徑的中心至表面長度。請先將各完整直徑除以二再輸入。

體積是精確的嗎?

是的,理想橢球的體積公式是精確的。顯示的小數僅受一般浮點數捨入影響。

表面積是精確的嗎?

一般表面積是以Knud Thomsen公式求得的近似值。對球體是精確的,對許多實際橢球也非常準確。

所有半軸相等時會怎樣?

橢球會成為以共同半軸長度為半徑的球體,兩項計算都會化為標準球體公式。

可以按任意順序輸入半軸嗎?

可以。體積與表面積對三條半軸具有對稱性,相同三個長度重新排序不會改變任何結果。