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原地轉了一整圈,為什麼還是面對同一棟房子?

用轉身找方向,分清「轉了多少」和「最後朝哪裡」。

通用演算法與數值計算

站在十字路口,開始朝向右邊的紅頂房子。向左轉半圈會背對它,再轉半圈又會面對它。你確實轉了一整圈,但最後的方向回到了原處。

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先猜一下

原地轉了 360°,最後面對的方向與開始相比?

查看答案與解釋

相同 — 轉完一整圈,朝向回到原處;轉過的總角度則不是零。

再把體驗和科學連結起來

負號管住整串角度

度、角分、角秒是六十進位。 −0°30′ 合法且有意義:負號不能因為整數部分為零就丟掉。

角度 = 符號 × (度 + 分/60 + 秒/3600)

同一個方向可以轉很多圈

把方向角增加或減少 360°,指向不會改變。圖中藍色指針只保留繞圈後的位置。

方向角歸一化到 0° ≤ θ < 360°

把一圈分成二十四小時

赤經和恆星時常用小時表示角度。一圈同樣是 360°,所以 1 小時的角等於 15°。

角度小時 = θ / 15

單位不同,輸入也不同

程序的 sin 通常吃弧度。輸入前先換單位;也別把緯度 −30° 擅自改寫成 330°。

弧度 = 度 × π / 180

把計算鏈展開

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

先把分、秒換成度,再處理符號。歸一化只改變角的寫法,不改變方向。

試一試

先設為 −0.5°,再改為 359.5°。指標相同,但有符號的原始輸入不同。再看看 90° 對應幾小時。

動手看一遍 →

符號不用背

° / ′ / ″
度、角分、角秒;1° = 60′ = 3600″
h / m / s
這裡用於赤經等角度小時,不是經過的時長
θ
歸一化方向角,只保留一圈內的方向

演算法、精確度與適用範圍

對應第 1 章的角度換算、歸一化與程式語言提示。 DMS 輸出以整角秒捨去並處理進位;本課滑桿最小步長為 0.25°。 AA+ DMSToDegrees 使用獨立的正負標誌,避免負零問題。圖中兩套刻度都表示方向角,不能把赤經小時直接當成民用時鐘。

我的理解檢查

背對起始方向,需要轉多少度?

180° — 背對意味著半圈,是 180°。

0° 與 360° 的朝向相同,轉過的總角度也相同嗎?

不同 — 一個沒轉,一個轉了一整圈;最後方向相同。

赤經裡說 6h,是說動作花了六小時嗎?

不是,是角度單位 — 赤經的一圈分成 24h,6h 對應 90°。

朝向相同,不代表轉過的角度相同;天文學常常只需要一圈內的方向。

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

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