通过MCP连接 →

输入计算

数学公式

广告

结果

影长
17.32
与物体高度单位相同
物体高度 10
太阳高度角 30°

这个计算器能做什么

本工具用于处理阳光下物体的三个量之间的关系:物体的高度、它投下的影长,以及太阳高度角(即太阳在地平线以上的高度)。只要输入其中任意两个,就能算出第三个。它纯粹基于几何原理,适用于任何一致的单位——米、英尺或英寸——并且在全球任何地方都通用。

太阳高角度与低角度下短影子和长影子的对比
太阳高时影子短,太阳低时影子长。

使用方法

先选择计算模式。若要求影长,请输入物体高度和以度为单位的太阳高度角;若要求太阳高度角,请输入物体高度和实测的影长。点击计算,即可在高亮处读取结果。

公式详解

物体、影子和太阳光线构成一个直角三角形。物体是竖直边(高度 \(h\)),影子是水平边(长度 \(L\)),太阳高度角 \(\theta\) 位于影子末端的尖角处。由于 \(\tan(\theta) = \text{对边}/\text{邻边} = h / L\),我们可以变换式子求出任一未知量:

$$L = \frac{h}{\tan(\theta)}$$,以及 $$\theta = \arctan\!\left(\frac{h}{L}\right)$$。当太阳越来越低(\(\theta \to 0°\))时,\(\tan(\theta)\) 趋近于零,影子便会无限拉长——这正是日出和日落时分影子最长的原因。

直角三角形,展示垂直物体、它的影子、太阳光线以及仰角 θ
物体的高度、影子的长度和太阳的仰角构成一个直角三角形。

计算实例

一根 10 米高的旗杆,当太阳在地平线以上 30° 时,影长为 $$L = \frac{10}{\tan(30°)} = \frac{10}{0.57735} \approx 17.32 \text{ 米}$$。反过来:一根 10 米高的杆子投下 17.32 米的影子,则 $$\theta = \arctan\!\left(\frac{10}{17.32}\right) = \arctan(0.5774) \approx 30°$$。

常见问题

单位会影响结果吗?不会——只要高度和影长使用相同的单位,得出的答案也会是同一单位。角度则始终以度为单位。

为什么角度必须在 0° 到 90° 之间?高度角为 0° 表示太阳位于地平线上(影子无限长),90° 表示太阳正当头顶(没有影子)。超出这个范围的数值都不是真实的太阳高度角。

我能用它来确定太阳在天空中的高度吗?可以。测量任意一个竖直物体及其影子,然后切换到角度模式,即可得出当前的太阳高度角。

最后更新: