人类要离开地球多远才能看到整个地球?

吴光燕1


如果这里的“看到整个地球”是指地球刚好占满肉眼视角,那么我们需要站在远离地球表面1000公里左右的位置

如果这里是指看到地球表面积的最大值,那么答案很简单,距离地球越远看到的地球面积越大,极值为地球表面积的一半。

实际上这道问题就是一旦简单的几何应用问题,在知道人眼视野角度后,就可很快的算出距离。

我们知道地球的形状非常接近一个球体,因此在许多问题的讨论里,我们总是将地球当做完美球体处理,所以这道问题也不例外。地球的平均半径为6371公里,当我们远离地表一定距离时,地球出现在我们眼前就是一个圆形的面,可以清晰的分辨出地球边缘的弧度,比如下图

这是国际空间站拍摄的地球画面

不过这样看到的地球面积并不算特别大,理论上我们在地球一侧观测,最多看到的地球面积应该是总面积的一半,但那样就意味着我们需要远离地球无穷远的距离,这一点很容易想明白,毕竟光线沿着直线传播,地球直径两端的光线想要被人眼接收,就必定不可能保持平行传播,因此只能是无限逼近直径两端的地表部分被人眼接收,而这样的结果就是我们必须距离地球越远越好,这样看到的地球才能更多。

比如下面这张美国阿波罗探月计划,由阿波罗8号在月球拍摄的地球。

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赛先生科普


答:距离地面1万米的地方,可以看到1.7%的地球表面,距离地面1000公里的地球,可以看到17%的地球表面,距离1万公里的地方,可以看到37%的地球表面。


地球的平均半径大约是6370公里,大气层厚度有1000公里,在三维空间中,我们距离地球越远,能看到的地球表面越多,我们假设地球是完美的球体:

比如下图,是奥地利极限跳伞运动员,在距离地面21800米高空处准备跳下的照片,照片中能看出地球边缘成弧形,根据公式计算,此高度下大约能看到2.6%的地球表面。

国际空间站的高度大约是400公里,在国际空间站上拍摄的地球照片如下,此高度下能看到11%的地球表面。

而下图,是我国的风云四号卫星,在距离地面36000公里高度处拍摄的地球照片,根据公式计算,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,此时地球显得十分壮观;美国的GPS卫星一共有24颗,平均高度2万公里,单颗卫星扫视的地球面积约42%,所以最低需要3颗卫星,才能同时扫视地球的全貌。


月球距离地球38万公里,在月球上看到地球的面积达到49.5%,下图就是阿波罗系列飞船在月球轨道上拍摄的地球照片。

如果我们考虑人类视野的角度,在不转头的情况下观看地球,人类双眼的水平视角最大为188°,两眼重合视角为124°,若以124°计算的话,我们需要站在距离地面大约1100公里的地方,才能一眼使整个地球都收入双眼。


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艾伯史密斯


要想看到整个地球,也就是半块地球的全貌,人肯定要在大气层之外才能看清,在大气层之内部分视线会被遮挡,看得并不是太清楚。

大气层的厚度大约在1000千米以上,而地球的半径有6371千米。注意地球的半径并没有包括大气层,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见整个地球。

关注航天的可能都知道国际空间站,国际空间站的轨道高度大约为345公理左右,宇航员们在上面基本上能够俯瞰整个地球。下图就是从国际空间站上拍摄到的地球一角。

由此可见,还是要到7000多公里的上空才能看到效果最佳的地球全貌,而且是最接近半个地球视角的全貌。再远离,地球就会显得越来越小,效果也就没那么震撼了。

还要注意一个问题,人必须要在地球正对太阳的一面才能看到整个地球,否则会有很大一块阴影。



科学探索菌


换个表达方式,人需要站的多高才能看到整个地球,理解中应该差不多是这样的地球,

这张被称之为“蓝色大理石”的地球照片,是由美国的极轨业务环境卫星NPP在2014年拍摄的。

我们都知道,站的越高,看的越远,但要想看到整个地球,除了与高度有关,还与我们眼睛的视角有关,还得看你是集中注意力看还是转动眼珠看,是一只眼睛看还是两个眼睛看,或者是转动你的脑袋去看,这几种“看法”结果是不一样的。需要说明的一点是,这里所谓看到的“整个”地球实际上只能算是半个地球,毕竟地球不是透明的,你站的再高也只能看不到地球的背面。

人眼的视角就是眼睛可以同时看到前方物体的角度,称为视角。一般可以分为几类:

1、单眼视角,一只眼睛,看正前方,眼球不转动,头向前方也不动。则上面可见50度,下面70度,左边60度,右边100度。

2、同上,但头可以动。这样可以比较完整的表现眼球的视觉范围,眼框、鼻子的遮挡就可以去掉了。这时的视角为,上面可见55度,下面75度,左边60度,右边100度。

3、同1但为双眼视角。则上下角度一样(共120度),左右分别为100度(共200度)。

4、同2但为双眼视角。则上下角度一样(共130度),左右分别为100度(共200度)。

5、单眼视角,眼球可以转动,但头不可动。则上面可见70度,下面80度,左边65度,右边115度。

6、双眼视角。同上但为双眼,则上下一样(共150度),左右分别为115度(共230度)。

7、注视视角。双眼,头不可动,眼球可以转动,视觉中心可以到达的范围。上面40度,下面50度,左右各55度。

我们只选两种情况来说,正常情况下上下视角的120度与集中注意力时约为25度。

如图,就是随着h的增加,C点不断向C1点接近,取地球半径R=6371千米计算,如果按120度算,过A点引两条切线的夹角就为120度,计算过程就省略了,可以得出h=985千米,就是说,在985千米的高度,不转动眼睛和脑袋,你可以把整个地球尽收眼底。这个已经比国际空间站的高度(340千米左右)高出不少了。

如果按人眼的视角在集中注意力的时候取25度算,那么在这个角度范围内看到整个地球所需要h的高度约为23064千米,快到地球同步轨道高度了。

但是,在几百千米的空间站上,只要多晃晃脑袋,基本就可以把地球看全了,其实这相当于一个广角的相机。如果用谷歌地球看的话,大约12000千米的高度就能看到地球全貌了。

再来几张地球“近景”欣赏一下:

上图为发生在沙哈拉沙漠的沙尘暴

上图为发生大西洋上的飓风

上图是北非的沙尘飘过大西洋,飞向南美洲,为亚马逊雨林带去一场矿物质“大餐”


清明的星空


有句古诗写的很好“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。对于我们生活在地球上的人类来讲都有切身的体会。我们在地球上放眼望去,只能看见方圆十几公里的区域。因而在科技不发达的古代,人们认为天圆地方无可厚非,因为我们的看到的世界就是这样的。

现代科学的飞速发展,让我们终于有机会看清地球的“庐山真面目”了。我们可以在更高和更远的地方来观察地球。这样我们看到了更为广大的世界。那么人类要离开地球多远才能看到整个地球呢?

图示:在空间站上看到的地球

其实,可以通过简单的平面几何计算出来。如果我们要将地球尽收眼底的话,就要远离地球一定的距离,这是肯定的了。因为近大远小嘛!计算之前,看看需要满足哪些条件。

首先,我们人类两眼重合的视域角度为124°。因此,这就要求整个地球要在这124°的视野范围内,我们的眼睛才能看的完整。

其次,我们要知道地球的半径是多少?整个科学家已经给我们准备好了。地球的平均半径是6371公里。

就像下面的图示这样,红色下部分就是要计算的距离。经过计算得知,我们在地球上空844公里的上空就可以看到整个地球。

图示:远离地球多少公里可以看到完整的地球

微信大家再熟悉不过了吧!微信的启动画面就是一张地球的全景照片。这张地球的全景照片非常的有名。它叫“蓝色弹珠”,是阿波罗17号的宇航员在飞往月球的途中拍摄的。拍摄这张照片的时候,阿波罗17号距离地球大约45000公里。在这个距离上看地球,你是不是被它的美丽所震撼呢?

图示:宇航员距离地球45000公里拍摄的地球“蓝色弹珠”

如果我们乘坐宇宙飞船离开地球,随着距离越来越远,地球在我们的视野中会越来越小,直到消失不见。最后一起来感受一下吧!


图示:在384000公里的月球上看到的地球

图示:在距离地球14亿公里的土星附近看到的地球

图示:旅行者号在距离地球64亿公里的遥远太空拍到的地球

地球从一个巨大的球体逐渐在我们的视野中变小直到消失,这个过程是不是让人心灵无比震撼呢?当从遥远的太空回望已经看不到我们赖以生存的地球时,我们就像在宇宙中没有存在过一样。


我就是兔斯基


人站在地球上,四下张望,视线追到地平线,人的视线与地球的球面形成切线,这时候,整个地球已经尽收眼底了。

无论你在多高的位置,只要你不在地下,你始终可以看到地球所谓的"全貌"。

为什么全貌加引号呢?因为,无论你在何地,你都不能看到地球真正的全貌。地球是球体,视线是直线,你最多只能看见地球的半面,另一个半面你永远不可能同时看到。当然,从数学上来说,如果你从一个点观察地球,由于地球是球形,理论上甚至你永远也不可能看全地球一半面貌,总比一半少一点。因为地球两极的切线是平行的,而你的视线由一点发出,总会有角度。

这样,你的位置越高,你看到的地球面积越大,无限接近半个地球,这就是本题的答案。



泳思历山


这其实是一道平面集合题。

人的视角

在这里要提出一个概念,那就是人眼视度。它指的是人肉眼的可视角度。

这个角度一般来说,是124度。当然,这里指的是双眼,其实单眼情况不太一样。

地球半径

而我们都知道,地球半径大概是6400公里,也就是说,我们只要做一个平面几何的计算就可以。所需要占到的距离大概是:6400/tan(62),经过计算我们可以知道这个数字是:3403千米。

当然,站在这么远的地方,我们还是需要尽力去看的才能把地球看完整,这是一个极限值。

地月系统

如果要把地球和月球也一起看到,这需要的距离就更远了,而且肉眼其实看起来很吃力。NASA的卫星就在距离地球500万公里处拍摄过一张地月系统的照片。

综上,其实按照人类视角来计算,我们需要距离3403千米才能看到地球。


钟铭聊科学


这是一个错误的问题。因为你说的是整个地球。那么任何人都可以理解为这是指得整个球面。 因为你如果说的是地球的半个球面,那可以算一算得出答案。但是你说的是整个球面儿的话,答案就是,在一个点上,永远办不到。


陕西任志林


人的视角,圆周36O度角,只能看到四分一,按地球半径67OO千米,除以四,得出的数字,就是能看到全球模样。


绍明6481


最多看到一半。

无论你离多远,就是远到看不见,也只能看到一面。

除非环绕地球飞行,或停在某点不动,才能看到全部。


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