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原地转了一整圈,为什么还是面对同一栋房子?

用转身找方向,分清“转了多少”和“最后朝哪里”。

通用算法与数值计算

站在十字路口,开始朝向右边的红顶房子。向左转半圈会背对它,再转半圈又会面对它。你确实转了一整圈,但最后的方向回到了原处。

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先猜一下

原地转了 360°,最后面对的方向与开始相比?

查看答案与解释

相同 — 转完一整圈,朝向回到原处;转过的总角度则不是零。

再把体验和科学连起来

负号管住整串角度

度、角分、角秒是六十进制。−0°30′ 合法且有意义:负号不能因为整数部分为零就丢掉。

角度 = 符号 × (度 + 分/60 + 秒/3600)

同一个方向可以转很多圈

把方向角增加或减少 360°,指向不会改变。图中蓝色指针只保留绕圈后的位置。

方向角归一化到 0° ≤ θ < 360°

把一圈分成二十四小时

赤经和恒星时常用小时表示角度。一圈同样是 360°,所以 1 小时的角度等于 15°。

角度小时 = θ / 15

单位不同,输入也不同

程序的 sin 通常吃弧度。输入前先换单位;也别把纬度 −30° 擅自改写成 330°。

弧度 = 度 × π / 180

把计算链展开

θ = sign × (d + m/60 + s/3600) θ圈内 = ((θ mod 360) + 360) mod 360 α小时 = θ度/15;θ弧度 = θ度 × π/180

先把分、秒换成度,再处理符号。归一化只改变角的写法,不改变方向。

试一试

先设为 −0.5°,再改为 359.5°。指针相同,但有符号的原始输入不同。再看看 90° 对应几小时。

动手看一遍 →

符号不用背

° / ′ / ″
度、角分、角秒;1° = 60′ = 3600″
h / m / s
此处用于赤经等角度小时,不是经过的时长
θ
归一化方向角,只保留一圈内的方向

算法、精度与适用范围

对应第 1 章的角度换算、归一化与程序语言提示。DMS 输出按整角秒舍入并处理进位;本课滑块最小步长为 0.25°。AA+ DMSToDegrees 使用独立的正负标志,避免负零问题。图中两套刻度都表示方向角,不能把赤经小时直接当成民用时钟。

我的理解检查

背对起始方向,需要转多少度?

180° — 背对意味着半圈,是 180°。

0° 与 360° 的朝向相同,转过的总角度也相同吗?

不同 — 一个没转,一个转了一整圈;最后方向相同。

赤经里说 6h,是说动作花了六小时吗?

不是,是角度单位 — 赤经的一圈分成 24h,6h 对应 90°。

朝向相同,不代表转过的角度相同;天文学常常只需要一圈内的方向。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 1 章

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