地平線距離計算機
依觀測者高度與行星半徑,求出幾何地平線距離。
計算地平線距離
輸入眼睛距表面的高度,並使用地球平均半徑或其他行星半徑。
關於地平線距離
地平線是彎曲的行星表面遮住直接視線所形成的可見邊界。觀測者離表面越高,切點就越遠,可見地平線也越寬廣。本計算機將觀測者、行星中心與切點視為直角三角形,使用d = √(2Rh + h²),其中d是到地平線的直線距離,R是行星半徑,h是觀測者距表面的高度。工具會將輸入半徑換成公尺,代入精確幾何公式,再以公里顯示結果。
高度相較地球半徑非常小時,h²項影響不大,常見近似式d ≈ √(2Rh)便十分適用。在平滑球形地球上,眼高兩公尺時,幾何地平線約在5.05公里外;一百公尺時約為35.70公里。地平線距離隨高度的平方根增加,因此高度加倍不會使視距加倍。若要讓幾何視距加倍,高度大約需增加至四倍。
結果代表直接相切的視線長度,不是沿彎曲表面量得的距離。一般地面高度下兩者接近,但在高空差異會變大。模型也假設天體是完美球體;實際地球為扁球體,局部曲率隨緯度及觀測方向改變。山脈、海浪、建築、樹木與目標高度,都會影響實際可見範圍。若觀測者與目標皆高於表面,可分別計算各自的地平線距離再相加,估計最大直線可視間距。
大氣折射通常使光線稍微向地表彎曲,讓光學地平線超過純幾何值。天氣梯度可能增強、減弱或扭曲這項效應,無線電傳播則常使用等效地球半徑模型。本工具刻意呈現未修正的幾何基準,讓假設保持清楚。適合建立導航直覺、攝影規劃、塔台視線、天文與課堂幾何學習。請勿將簡單地平線估算作為海上導航、無線電工程、飛航間隔或安全關鍵能見度決策的唯一依據。
地平線距離範例
| 觀測者與天體 | 距離 | 典型觀測位置 |
|---|---|---|
| 地球表面上方2 m,半徑6,371 km | 5.048 km | 站立觀測者 |
| 地球表面上方100 m,半徑6,371 km | 35.696 km | 觀景塔 |
| 地球表面上方10,000 m,半徑6,371 km | 357.099 km | 高空飛機 |
如何計算地平線距離
- 測量觀測者眼睛或感測器距當地表面的高度。
- 以公尺輸入高度。
- 保留地球平均半徑,或輸入其他球形天體的半徑。
- 選取「計算地平線距離」,另行考慮地形或折射影響。
常見問題
地平線距離使用什麼公式?
精確球面公式為d = √(2Rh + h²),來自行星中心、觀測者與切點形成的直角三角形。
為什麼高度有平方根效應?
一般高度下,主要關係為d ≈ √(2Rh),所以視距增加得比觀測者高度慢。
大氣折射會改變結果嗎?
會。標準折射通常會延伸可見的光學地平線。實際折射會隨大氣溫度與密度梯度改變。
如何納入高處目標?
分別計算觀測者與目標的地平線距離,再將兩者相加,即可估計彼此最大直線可視距離。
地球真的是半徑6,371 km的球體嗎?
這是適合一般估算的平均半徑。精確計算應使用局部曲率、地形及地球橢球模型。