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地圖上同樣差一度,走的路為什麼不一樣長?

經線在兩極會合,地球也不是完美球體:地圖刻度不能直接當公里。

天空座標與觀測

在赤道上沿著經度走一度,比在高緯度走同樣一度遠得多。再把兩座城市連起來,就還要考慮沿著地表的路徑,而不是穿過地球的一條直線。

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先猜一下

在赤道與北緯75°沿經度各走1°,公里數一樣嗎?

查看答案與解釋

不一樣 — 緯度圈半徑不同。

再把體驗和科學連結起來

經度的刻度,會越走越擠

從赤道走向極區,同一緯度圈縮小,一度經度代表的距離隨之減少。

1°經度 = πRp/180

緯度的長度,也不處處相等

地球扁率讓子午圈曲率變化,每度緯度略有不同。

1°緯度 = πRm/180

同樣轉一圈,赤道走得更遠

所有地點共享地球轉動的角速度,但離轉軸越遠,線速度越大。

v = ωRp

沿地面量兩點距離

先用平均球半徑粗算,再用Andoyer橢球近似修正。近對蹠情形會退化,無法偽造精密結果。

s≈D[1+fH₁sin²Fcos²G−fH₂cos²Fsin²G]

Rp是緯圈半徑,Rm是子午曲率半徑,均用千米。每度弧長乘π/180;自轉線速度還需角速度ω。地表兩點距離另用橢球近似,不能將兩個每度長度直接相加。

試一試

先看42°緯度的每度長度,再比較原書巴黎—華盛頓的地表距離。

動手看一遍 →

符號不用背

Rp/Rm
緯度圈半徑/子午曲率半徑,km
ω
書中轉動角速度7.292114992×10⁻⁵rad/s
s
參考橢球地表距離近似

演算法、精確度與適用範圍

補足第11章經緯度每度長度、自轉線速度、球面距離與Andoyer橢球修正。書中經度西正,本站輸入東正,兩點差同時反號不改變平方項。重合點返回0;近對蹠退化返回不可用而不是除零。

我的理解檢查

高緯度一度經度更短,代表地球角速度變慢了嗎?

不是,是緯度圈更小 — 同角速度可以對應不同線速度。

本課兩點距離是穿過地球的直線嗎?

不是,是地表距離近似 — 不能把弦長當地表路徑。

近對蹠點公式退化時該怎麼辦?

明確報告限制 — 需要適合該情況的更完整測地方法。

角度不是公里。緯度、地球形狀與路徑定義都影響實際距離。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 11 章

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