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有一个直角三角形:平面在一个顶点(A)上,地球中心在另一个顶点(O)上,并且地平线上最远的可见点是第三个顶点(B),其中出现了直角。
地平线上的那个点大约是距地球中心(地球半径)的2093.72万英尺(即一条腿),而距中心的距离在25,000英尺至41,000英尺之间,这就是斜边。一点三角法就可以了。具体来说,令R为地球半径(以英尺为单位),h为海拔。那么从水平向下到水平的角度(alpha)等于
角度= ArcCos(R / R + h)。
注意,这纯粹是一个几何解决方案;它不是视线角!(地球大气层使光线折射。)
对于R = 209.372百万英尺和25000至41000之间千英尺的高度,我使用以下公式获得以下角度(以度为单位):
2.8, 2.85, 2.91, 2.96, 3.01, 3.07, 3.12, 3.17, 3.21, 3.26, 3.31, 3.36, 3.4, 3.45, 3.49, 3.54, 3.58
您可以根据需要使用以下公式在此间隔内线性插值
角度= 1.5924 + 0.048892(h / 1000)
高度h以英尺为单位。结果通常会达到0.01度(在25,000英尺和41,000英尺的极端(相差近0.02度)除外)。例如,对于h = 33,293英尺,该角度应约为1.5924 + 0.048892 *(33.293)= 3.22度。(正确的值为3.23度。)
对于所有小于300英里的高度,可以计算出可接受的准确近似值(即,达到0.05度或更高)
角度= Sqrt(1--(R /(R + h))^ 2)。
这是弧度 ; 通过乘以180 / pi = 57.296将其转换为度。
地球的椭圆形变平不会有太大变化。因为展平只有大约1/300,所以在这些结果中应该只引入大约0.01度左右的误差。
这实际上是对@whuber答案的更多评论。(我们无法在评论中添加图片。)
大气折射似乎是一个重要因素。
更新资料
我想知道是否可以将NASA出版物“ 航天器本影和半影阴影终止点的计算方法 ”中的方程式进行修改。