複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

球面距離

鎖定
球面上兩點之間的最短連線的長度,就是經過這兩點的大圓在這兩點間的一段劣弧的長度。(大圓就是經過球心的平面截球面所得的圓)
中文名
球面距離
外文名
spherical distance
應用領域
數理科學

球面距離簡介

我們把這個弧長叫做兩點的球面距離 [1] 
圖1 兩點的球面距離 圖1 兩點的球面距離
求法如下:
如圖1,設若角AOB(球心角)為θ,大球的半徑為R,A點緯度、經度為
,B點緯度、經度為
,則球面距離為Rθ
球面距離計算公式:d(x1,y1,x2,y2)=r*arccos(sin(x1)*sin(x2)+cos(x1)*cos(x2)*cos(y1-y2)),其中,x1,y1是緯度\經度的弧度單位,r為地球半徑。 [2] 
而當y1=y2時,公式就變為:d=r*|x1-x2|
球面上有三個點A、B、C。A和B,A和C間的球面距離等於大圓周長的1/6,B和C間的球面距離等於大圓周長的1/4。如果球的半徑是R,那麼球心到截面ABC的距離等於多少?
AB、AC球面距離就是1/6*2πR = α*R,則AC與球心夾角為α=60°,同理BC與球心夾角為90°,則BC=V2R,AB=AC=R,所以ABC是RT△,經過ABC的小圓半徑就是斜邊的一半,小圓半徑,大圓半徑都知道了,球心距就很容易算出來了。

球面距離相關預備知識

這兒提到的預備知識是地球的相關知識,如形狀和大小、緯度和經度等相關概念。
(1)形狀和大小
地球形狀是一個兩極部位略扁的不規則的球體。地球的平均半徑為6371千米,赤道半徑6378千米,極半徑6357千米。赤道周長約為4萬千米。 [3] 
(2)緯線和緯度、經線和經度
① 緯線:緯線都是圓,也稱為緯線圈,長度不等。赤道最長,由赤道向兩極逐漸縮短,最後成一點。緯線指示東西方向。 [4] 
② 緯度:赤道是零度緯線。赤道以北的緯度,叫北緯,用“N”作代號;赤道以南的緯度叫南緯,用“S”作代號。北緯、南緯各有90°。 [4] 
③ 經線:也叫子午線。經線是半圓,所有經線長相等。經線指示南北方向。
④ 經度:零度經線叫做本初子午線。從本初子午線向東、向西各分作180度,以東的180°屬於東經,用“E”作代號;以西的180°屬於西經,用“W”作代號。
參考資料
  • 1.    孫成語. 釋疑兩點的球面距離[J]. 數學大世界:高中生數學輔導版, 2006(5):4-4.
  • 2.    劉凡俊, 李登有. 球面的距離公式及其應用[J]. 數學教學研究, 2013, 32(3):39-40.
  • 3.    高梅. 地球表面兩點間的距離[J]. 高中生之友, 2005(6):46-47.
  • 4.    張少軍. 淺談經緯線的教法技巧[J]. 地理教學, 2010(24):41-42.