地平线距离我们有多远呢?

在一个风和日丽的日子里 , 站在开阔之地遥望远方 , 总能看到天与地或天与海汇成一条线 , 那就是我们所称的地平线 。 那么 , 这条地平线究竟离我们有多远呢?
事实上 , 通过几何知识很容易就能计算出地平线的距离 。 不过 , 这个问题并没有一个固定的答案 。 这是因为地平线的距离由一个物理因素决定——身高(当然还与站多高有关)!
为便于计算 , 我们假设地球是一个完美的球体 , 这样可以建立一个简化模型如下:

地平线距离我们有多远呢?

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如上图所示 , 圆弧是地球的表面 , 其半径为R 。 地球的半径随纬度而变化 , 这里取其平均半径 , 即R=6371公里 。 h为站在地球上的人的高度(身高+海拔高度) 。 d为地平线的距离 , 用红线表示 , 这是我们想要知道的未知数 。 由于R、h皆为已知 , 根据几何关系很容易就可以计算出d的值 。
这里的关键是要知道人的视线与地球表面相切 , 即视线垂直于地平线所在点的地球半径 。 因此 , 我们可以得到一个斜边为R+h、两条直角边分别为R和d的直角三角形 。 根据勾股定理 , 可以列出下面的关系式:
(R+h)2 = R2 + d2
化简可得:
d2 = h2 + 2Rh
再对两边同时开方舍负根可得:
d = √(h2 + 2Rh) 或写成 d = (h2 + 2Rh)1/2
从上式可知 , 地平线的距离d与高度h有关 , h越大 , d越大 。 代入h和R的值 , 可计算出d的值 。
地平线距离我们有多远呢?

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以身高为1.7米的人为例 , 人眼距离头顶大约为12厘米 , 则此人的眼睛高度约为1.58米 。 如果这个人站在平地上 , 那他看到的地平线距离约为4.5公里 。 如果是1.8米的人 , 看到地平线的距离约为4.6公里 。
地平线距离我们有多远呢?

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【地平线距离我们有多远呢?】如果爬上一座1000米高的山 , 看到地平线的距离约为110公里 。 如果坐在巡航的普通飞机上(高度大约为一万米) , 地平线的距离约为360公里 , 这相当于可以从一个省的一边看到另一边 。 而如果乘坐神舟飞船遨游太空(高度取300公里) , 看到地平线的距离可达2000公里 , 这意味着一眼可以望到近半个中国 。

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