人類要離開地球多遠才能看到整個地球?

吳光燕1


如果這裡的“看到整個地球”是指地球剛好佔滿肉眼視角,那麼我們需要站在遠離地球表面1000公里左右的位置

如果這裡是指看到地球表面積的最大值,那麼答案很簡單,距離地球越遠看到的地球面積越大,極值為地球表面積的一半。

實際上這道問題就是一旦簡單的幾何應用問題,在知道人眼視野角度後,就可很快的算出距離。

我們知道地球的形狀非常接近一個球體,因此在許多問題的討論裡,我們總是將地球當做完美球體處理,所以這道問題也不例外。地球的平均半徑為6371公里,當我們遠離地表一定距離時,地球出現在我們眼前就是一個圓形的面,可以清晰的分辨出地球邊緣的弧度,比如下圖

這是國際空間站拍攝的地球畫面

不過這樣看到的地球面積並不算特別大,理論上我們在地球一側觀測,最多看到的地球面積應該是總面積的一半,但那樣就意味著我們需要遠離地球無窮遠的距離,這一點很容易想明白,畢竟光線沿著直線傳播,地球直徑兩端的光線想要被人眼接收,就必定不可能保持平行傳播,因此只能是無限逼近直徑兩端的地表部分被人眼接收,而這樣的結果就是我們必須距離地球越遠越好,這樣看到的地球才能更多。

比如下面這張美國阿波羅探月計劃,由阿波羅8號在月球拍攝的地球。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


答:距離地面1萬米的地方,可以看到1.7%的地球表面,距離地面1000公里的地球,可以看到17%的地球表面,距離1萬公里的地方,可以看到37%的地球表面。


地球的平均半徑大約是6370公里,大氣層厚度有1000公里,在三維空間中,我們距離地球越遠,能看到的地球表面越多,我們假設地球是完美的球體:

比如下圖,是奧地利極限跳傘運動員,在距離地面21800米高空處準備跳下的照片,照片中能看出地球邊緣成弧形,根據公式計算,此高度下大約能看到2.6%的地球表面。

國際空間站的高度大約是400公里,在國際空間站上拍攝的地球照片如下,此高度下能看到11%的地球表面。

而下圖,是我國的風雲四號衛星,在距離地面36000公里高度處拍攝的地球照片,根據公式計算,此高度下能看到45%的地球表面。

可以看出,在36000公里的高空,除了背面外,基本可以看到地球的全貌,此時地球顯得十分壯觀;美國的GPS衛星一共有24顆,平均高度2萬公里,單顆衛星掃視的地球面積約42%,所以最低需要3顆衛星,才能同時掃視地球的全貌。


月球距離地球38萬公里,在月球上看到地球的面積達到49.5%,下圖就是阿波羅系列飛船在月球軌道上拍攝的地球照片。

如果我們考慮人類視野的角度,在不轉頭的情況下觀看地球,人類雙眼的水平視角最大為188°,兩眼重合視角為124°,若以124°計算的話,我們需要站在距離地面大約1100公里的地方,才能一眼使整個地球都收入雙眼。


我的內容就到這裡,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


要想看到整個地球,也就是半塊地球的全貌,人肯定要在大氣層之外才能看清,在大氣層之內部分視線會被遮擋,看得並不是太清楚。

大氣層的厚度大約在1000千米以上,而地球的半徑有6371千米。注意地球的半徑並沒有包括大氣層,是地心到地球表面的平均厚度。因此人只需要站在地球表面7000多千米的外太空就可以清晰的看見整個地球。

關注航天的可能都知道國際空間站,國際空間站的軌道高度大約為345公理左右,宇航員們在上面基本上能夠俯瞰整個地球。下圖就是從國際空間站上拍攝到的地球一角。

由此可見,還是要到7000多公里的上空才能看到效果最佳的地球全貌,而且是最接近半個地球視角的全貌。再遠離,地球就會顯得越來越小,效果也就沒那麼震撼了。

還要注意一個問題,人必須要在地球正對太陽的一面才能看到整個地球,否則會有很大一塊陰影。



科學探索菌


換個表達方式,人需要站的多高才能看到整個地球,理解中應該差不多是這樣的地球,

這張被稱之為“藍色大理石”的地球照片,是由美國的極軌業務環境衛星NPP在2014年拍攝的。

我們都知道,站的越高,看的越遠,但要想看到整個地球,除了與高度有關,還與我們眼睛的視角有關,還得看你是集中注意力看還是轉動眼珠看,是一隻眼睛看還是兩個眼睛看,或者是轉動你的腦袋去看,這幾種“看法”結果是不一樣的。需要說明的一點是,這裡所謂看到的“整個”地球實際上只能算是半個地球,畢竟地球不是透明的,你站的再高也只能看不到地球的背面。

人眼的視角就是眼睛可以同時看到前方物體的角度,稱為視角。一般可以分為幾類:

1、單眼視角,一隻眼睛,看正前方,眼球不轉動,頭向前方也不動。則上面可見50度,下面70度,左邊60度,右邊100度。

2、同上,但頭可以動。這樣可以比較完整的表現眼球的視覺範圍,眼框、鼻子的遮擋就可以去掉了。這時的視角為,上面可見55度,下面75度,左邊60度,右邊100度。

3、同1但為雙眼視角。則上下角度一樣(共120度),左右分別為100度(共200度)。

4、同2但為雙眼視角。則上下角度一樣(共130度),左右分別為100度(共200度)。

5、單眼視角,眼球可以轉動,但頭不可動。則上面可見70度,下面80度,左邊65度,右邊115度。

6、雙眼視角。同上但為雙眼,則上下一樣(共150度),左右分別為115度(共230度)。

7、注視視角。雙眼,頭不可動,眼球可以轉動,視覺中心可以到達的範圍。上面40度,下面50度,左右各55度。

我們只選兩種情況來說,正常情況下上下視角的120度與集中注意力時約為25度。

如圖,就是隨著h的增加,C點不斷向C1點接近,取地球半徑R=6371千米計算,如果按120度算,過A點引兩條切線的夾角就為120度,計算過程就省略了,可以得出h=985千米,就是說,在985千米的高度,不轉動眼睛和腦袋,你可以把整個地球盡收眼底。這個已經比國際空間站的高度(340千米左右)高出不少了。

如果按人眼的視角在集中注意力的時候取25度算,那麼在這個角度範圍內看到整個地球所需要h的高度約為23064千米,快到地球同步軌道高度了。

但是,在幾百千米的空間站上,只要多晃晃腦袋,基本就可以把地球看全了,其實這相當於一個廣角的相機。如果用谷歌地球看的話,大約12000千米的高度就能看到地球全貌了。

再來幾張地球“近景”欣賞一下:

上圖為發生在沙哈拉沙漠的沙塵暴

上圖為發生大西洋上的颶風

上圖是北非的沙塵飄過大西洋,飛向南美洲,為亞馬遜雨林帶去一場礦物質“大餐”


清明的星空


有句古詩寫的很好“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。對於我們生活在地球上的人類來講都有切身的體會。我們在地球上放眼望去,只能看見方圓十幾公里的區域。因而在科技不發達的古代,人們認為天圓地方無可厚非,因為我們的看到的世界就是這樣的。

現代科學的飛速發展,讓我們終於有機會看清地球的“廬山真面目”了。我們可以在更高和更遠的地方來觀察地球。這樣我們看到了更為廣大的世界。那麼人類要離開地球多遠才能看到整個地球呢?

圖示:在空間站上看到的地球

其實,可以通過簡單的平面幾何計算出來。如果我們要將地球盡收眼底的話,就要遠離地球一定的距離,這是肯定的了。因為近大遠小嘛!計算之前,看看需要滿足哪些條件。

首先,我們人類兩眼重合的視域角度為124°。因此,這就要求整個地球要在這124°的視野範圍內,我們的眼睛才能看的完整。

其次,我們要知道地球的半徑是多少?整個科學家已經給我們準備好了。地球的平均半徑是6371公里。

就像下面的圖示這樣,紅色下部分就是要計算的距離。經過計算得知,我們在地球上空844公里的上空就可以看到整個地球。

圖示:遠離地球多少公里可以看到完整的地球

微信大家再熟悉不過了吧!微信的啟動畫面就是一張地球的全景照片。這張地球的全景照片非常的有名。它叫“藍色彈珠”,是阿波羅17號的宇航員在飛往月球的途中拍攝的。拍攝這張照片的時候,阿波羅17號距離地球大約45000公里。在這個距離上看地球,你是不是被它的美麗所震撼呢?

圖示:宇航員距離地球45000公里拍攝的地球“藍色彈珠”

如果我們乘坐宇宙飛船離開地球,隨著距離越來越遠,地球在我們的視野中會越來越小,直到消失不見。最後一起來感受一下吧!


圖示:在384000公里的月球上看到的地球

圖示:在距離地球14億公里的土星附近看到的地球

圖示:旅行者號在距離地球64億公里的遙遠太空拍到的地球

地球從一個巨大的球體逐漸在我們的視野中變小直到消失,這個過程是不是讓人心靈無比震撼呢?當從遙遠的太空回望已經看不到我們賴以生存的地球時,我們就像在宇宙中沒有存在過一樣。


我就是兔斯基


人站在地球上,四下張望,視線追到地平線,人的視線與地球的球面形成切線,這時候,整個地球已經盡收眼底了。

無論你在多高的位置,只要你不在地下,你始終可以看到地球所謂的"全貌"。

為什麼全貌加引號呢?因為,無論你在何地,你都不能看到地球真正的全貌。地球是球體,視線是直線,你最多隻能看見地球的半面,另一個半面你永遠不可能同時看到。當然,從數學上來說,如果你從一個點觀察地球,由於地球是球形,理論上甚至你永遠也不可能看全地球一半面貌,總比一半少一點。因為地球兩極的切線是平行的,而你的視線由一點發出,總會有角度。

這樣,你的位置越高,你看到的地球面積越大,無限接近半個地球,這就是本題的答案。



泳思歷山


這其實是一道平面集合題。

人的視角

在這裡要提出一個概念,那就是人眼視度。它指的是人肉眼的可視角度。

這個角度一般來說,是124度。當然,這裡指的是雙眼,其實單眼情況不太一樣。

地球半徑

而我們都知道,地球半徑大概是6400公里,也就是說,我們只要做一個平面幾何的計算就可以。所需要佔到的距離大概是:6400/tan(62),經過計算我們可以知道這個數字是:3403千米。

當然,站在這麼遠的地方,我們還是需要盡力去看的才能把地球看完整,這是一個極限值。

地月系統

如果要把地球和月球也一起看到,這需要的距離就更遠了,而且肉眼其實看起來很吃力。NASA的衛星就在距離地球500萬公里處拍攝過一張地月系統的照片。

綜上,其實按照人類視角來計算,我們需要距離3403千米才能看到地球。


鍾銘聊科學


這是一個錯誤的問題。因為你說的是整個地球。那麼任何人都可以理解為這是指得整個球面。 因為你如果說的是地球的半個球面,那可以算一算得出答案。但是你說的是整個球面兒的話,答案就是,在一個點上,永遠辦不到。


陝西任志林


人的視角,圓周36O度角,只能看到四分一,按地球半徑67OO千米,除以四,得出的數字,就是能看到全球模樣。


紹明6481


最多看到一半。

無論你離多遠,就是遠到看不見,也只能看到一面。

除非環繞地球飛行,或停在某點不動,才能看到全部。


分享到:


相關文章: