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地球不同位置站立者间夹角解析
送交者: 羽球飞 2008年04月02日09:31:49 于 [灵机一动] 发送悄悄话

胡老大同他的几个朋友 同一时间分别在一个城市的附近 找一块座标是整数的平地,以立正姿势站立。
胡老大 北纬 40度 东经 118度
胡老九 北纬 25度 东经 121度
胡老什 北纬 30度 西经 95度
胡老陆 南纬 35度 东经 149度
问题是他们同时站立时老大同他的几个兄弟的夹角分别是多少度。

只算胡老大和胡老九之间的夹角:

定义:经过地心和经线的平面称作经平面。经过纬线的平面称作纬平面。

胡老大 北纬 40度 东经 118度

胡老九 北纬 25度 东经 121度

设胡老大所处的纬度为w1(40度), 经度为u1(118度)。设胡老九所处的纬
度为w2(25度) , 经度为u2(121度)。胡老大,胡老九分别所在的经平面,
纬平面的交线与地球表面的交点有4个。这些交点的连线构成一个等腰梯形。
设地球半径为R。胡老大所在纬线圆的半径为

r1 = Rcos(w1) (1)

胡老九所在纬线圆的半径为

r2 = Rcos(w2) (2)

两个经平面的夹角为 (u2-u1)。两个经平面被所有纬平面所切的切痕的夹角
都相等。这样,等腰梯形的上底为

a = 2r1 sin((u2-u1)/2) (3)

等腰梯形的下底为

b = 2r2 sin((u2-u1)/2) (4)

等腰梯形的腰为

c = 2R sin((w1-w2)/2) (5)

设等腰梯形的腰与下底的夹角为D

cos(D) = (b-a)/(2c)
= (r2-r1)sin((u2-u1)/2) / [2R sin((w1-w2)/2)] (6)
设等腰梯形的对角线为d.那么

d^2 = b^2 + c^2 - 2bc cos(D) (7)

胡老大的位置与地心构成一个矢量。胡老九的位置与地心也构成一个矢量。
设这两个矢量间的夹角为q,

sin(q/2) = d/(2R) (8)

化简得

sin(q/2) = sqrt[ cos(w1)cos(w2)sin^2((u2-u1)/2) + sin^2((w1-w2)/2)] (9)

sin(q/2) = sqrt[ cos(40)cos(25)sin^2(3/2) + sin^2(15/2)] (9)

q = 15.209度

0%(0)
0%(0)
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