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輸入計算

數學公式

Show calculation steps (1)
  1. Visible Ground Area

    Visible Ground Area: 高塔地平線可視距離計算器

    Area of the circular region visible to the horizon, with d the sight distance from the formula above

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結果

到地平線的視線距離
80.31
公里
可視地面面積 A 20,263.44 km²
折射係數 ×1.06 (sees 6% farther)
地球模型 光滑球體、無遮蔽物

這個計算器能做什麼

站在高處往遠方眺望,究竟能看到多遠?這個工具會根據你所在的高度——無論是瞭望台、高塔,還是山頂——算出視線可達的地平線距離,以及這片視野所涵蓋的地面範圍有多大。計算假設地球是一顆光滑的球體、視線範圍內毫無遮蔽,並套用標準的 6% 大氣折射補償,因此實際可視距離會比純幾何計算的結果稍微遠一些。

側視圖:比較從低甲板、高塔和山頂看到的地平線距離
視點越高,看到的地平線就越遠。

使用方法

你可以從預設清單中挑選一個知名觀景點,系統會自動帶入它的高度;當然也可以直接輸入自己的觀測高度(以公尺為單位)。地球半徑預設為 6378.137 公里(即 WGS84 赤道半徑),一般情況下無需更動。計算完成後,會顯示到地平線的視線距離(公里),以及可視圓形地面範圍的面積(平方公里)。

公式說明

當眼睛位於半徑為 \(r\) 的球體上方高度 \(h\) 處時,到地平線的直線切線距離為 \(\sqrt{h^{2} + 2rh}\)。\(h\) 與 \(r\) 必須使用相同單位,因此公尺高度需除以 1000 換算成公里。再乘以 1.06,便能納入大氣折射的影響(讓你多看約 6% 的距離)。可視範圍是一個半徑為 \(d\) 的圓形,所以面積為 \(A = \pi d^{2}\)。

$$d = 1.06 \sqrt{h_{km}^{2} + 2\,r\,h_{km}}$$$$\text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} h_{km} &= \dfrac{\text{Height (m)}}{1000} \\ r &= \text{Earth radius (km)} \end{aligned} \right.$$
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示意圖:從塔頂出發、與彎曲地球相切並延伸到地平線的視線
地平線距離 \(d\) 是從高度為 \(h\) 的塔頂到半徑為 \(r\) 的彎曲地球所作的切線。

實際範例

以東京晴空塔的 Tembo Galleria(天望迴廊)為例,\(h = 450\) 公尺:換算後 \(h = 0.45\) 公里,代入公式 $$\sqrt{0.45^{2} + 2\times 6378.137\times 0.45} = \sqrt{5740.53} = 75.77 \text{ 公里}$$加上折射修正後,$$d = 1.06 \times 75.77 = 80.31 \text{ 公里}$$可視面積則為 $$A = \pi \times 80.31^{2} \approx 20{,}260 \text{ 平方公里}$$

常見問題

為什麼結果是理想化的最大值? 因為計算假設四周地勢平坦、毫無遮蔽。現實中的建築物、丘陵與霾害都會縮短實際的可視範圍。

為什麼要加上 6% 的折射係數? 空氣會讓光線略微向下彎曲,使可視範圍延伸。6% 是一般大氣狀態下的平均值;實際折射量會隨溫度梯度而變化。

可以更改地球半徑嗎? 可以,但 6378.137 公里是相當可靠的預設值。計算結果會隨 \(r\) 平緩地變動。

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