确定从不同飞行高度向下到地平线的角度


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我是一名飞行员,而不是GIS专家。我需要一个公式或一个网站,我可以提供变量以回答我的问题。

我需要知道从不同的飞行高度到地平线的角度。这是针对特定的海洋飞行,因此地形不是一个因素。

知道角度的角度就.1足够了。知道从25,000英尺到41,000英尺的每两千英尺的角度将满足我的需求。

Answers:


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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。 替代文字

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(,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。


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第1部分。谢谢。我将详细说明我需要完成的工作。我正在乘坐包机,希望在飞行中看到“双日出”。该计划是在飞机的一侧给出日出的视图,然后在转180度的同时降低高度,以便另一侧的乘客看到第二次日出。由于太阳的视在角度大小约为0.5度,因此我需要通过降低超过0.5度的角度来提高视线,同时转180度。
关岛的Mike。

第2部分。我需要下降超过0.5度,以适应由于地球自转而导致的持续太阳升起。地球在4分钟内旋转1度。180度转弯将花费不到2分钟的时间。因此,我真的需要至少下降1个完整学位。使用您提供的数字,从41,000英尺下降到25,000英尺,仅给我0.62度。另一个问题是下降时间大约需要3分钟,地球旋转需要额外的0.75度。
关岛的Mike。

第3部分。我的737-800的天花板上限为41,000英尺,在这个区域,我可以不受限制地下降到3,000英尺。够了吗?我可以计划每分钟下降5,000英尺。我听说两次日出飞行都很成功。但是,您的数学运算法则表明这不可能。谢谢,迈克。
关岛的Mike。

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地球半径约为2090万英尺!不是3280万。

很好,塞伯!我不知道3280万如何进入,因为这显然是错误的。我已经重新计算了此回复中的所有内容,并对其进行了编辑以反映正确的值。不幸的是,@ Mike(对我来说是幸运的),这并没有改变他的处境:他的0.62度已经增加到0.78度,但仍然不足以取得成功。
whuber

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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。

在此处输入图片说明

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。


不,阴影锥的计算基于光源(即太阳)的大小,阴影物体(地球)的大小以及它们之间的距离。这在您链接的文档的第3页和第4页上显示,显示了如何定义和计算本影锥和半影锥几何。
科里
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