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三角學/指南針方位角

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羅盤玫瑰

指南針方位角是指向你前進的方向,如指南針所示。

指南針上的四個基點將指南針的圓周分成四個相等的部分,分別是(順時針方向)North(北)、East(東)、South(南)和West(西)。由於圓周有 360º,因此基點之間的間隔為 360º/4 或 90º。

右側顯示了一個羅盤玫瑰。它顯示了角度和基點。請注意,測量角度的慣例與我們在三角函式單位圓定義中使用的慣例不同。首先,0o 是北,而不是 x 軸。其次,角度增加的方向是順時針方向而不是逆時針方向。

基點之間還有其他點

  • 東北
  • 東南
  • 西南
  • 西
  • 西北

這些點之間還有更多點,如下所示

點選檢視 32 個羅盤點的名稱列表。
  • 北偏東
  • 北北東
  • 東北偏北
  • 東北
  • 東北偏東
  • 東東北
  • 東偏北
  • 東偏南
  • 東南偏東
  • 東南偏南
  • 東南
  • 南東南
  • 南偏東
  • 南偏西
  • 南西南
  • 西南偏南
  • 西南偏西
  • 西南
  • 西西南
  • 西偏南
  • 西偏北
  • 西
  • 西北偏西
  • 西北偏北
  • 北西北
  • 西北
  • 北偏西
  • 北北西
  • 北偏西

這些點將每個 90º 角分成八個部分,因此兩個相鄰點之間的角度為 90º/8 或 1114º。


設計羅盤玫瑰

訪問維基百科並檢視各種羅盤玫瑰設計。有些設計非常華麗。

以下是羅盤玫瑰實用設計的一些注意事項。

  • 良好的對比度,以便方位角在明亮和(夜間)低光照條件下都清晰可見。
    • 選擇無襯線字型,筆畫寬度變化小,以提高可讀性。
  • 基點使用更大的字型和更大的方位角。另外,稍微偏移基點的數字文字,以進一步突出顯示。
  • 圓周邊緣的刻度最細,以獲得最大的角度精度。

其他符號

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另一種符號,可以更精確地表示方位角,是用 N 6º E 的形式寫出,表示與北方向東成 6º 角的方位角。(通常先寫北或南,然後寫東或西,角度不超過 90º。)在這個符號中,北偏東是 N 1114º E。

另一種符號,在水手之間很少見,但被航空飛行員使用,是以從北方向順時針測量的角度表示方位角。因此,例如,東是 90º,南是 180º,西南是 225º。本頁頂部的羅盤玫瑰顯示了這種測量方位角的方法。

值得注意的是,方位角也可以用以度數開頭,然後是起始方向來表示。例如,西南可以正確地表示為 225º N,其中北是起點,以順時針方向旋轉,或者 45º S,其中南是起點,以順時針方向旋轉。這通常被稱為參考方位角。

真北和磁北

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磁偏角

真北是指從一個點到地球自轉軸北極的方向。可以透過觀察恆星來確定,特別是在北半球,可以透過觀察北極星,即小熊座 α 星。

磁羅盤指向地球的磁場方向。這個方向被稱為磁北。它通常與真北不完全相同,因為磁場沒有完全沿著地球的自轉軸對齊。它們之間的角度被稱為磁偏角。它在地球上不同地點的變化很大;在地球南北極附近的一些地方,它可能是 180º,因此羅盤針指向南而不是北。赤道附近更具代表性的值是 5º。即使在同一個地點,偏角也會隨著時間的推移而變化,因為地球磁場也會發生變化。

Earth Magnetic Field Declination from 1590 to 1990

上面的地圖顯示了真北和磁北方向的差異,以及這種差異如何隨著位置和時間的變化而變化。在更長的時間段內,地球的自轉軸並非始終指向北極星 - 這是因為地球自轉軸的歲差

如今,飛機和大多數船舶都配備了陀螺羅盤,而不是磁羅盤,因此導航員不再需要擔心偏角。

練習:網際網路尋寶遊戲

本頁的練習與本三角學書籍中的大多數練習略有不同。它們更像是維基百科/網際網路“尋寶遊戲”,而不是需要數學知識。

  • 地球自轉軸歲差的發現是最近才發現的嗎?它取決於非常精確的測量,還是早已為人所知?
  • 人們認為是什麼導致了地球磁場?
  • 萬有引力定律的平方反比定律是什麼?它也適用於磁性嗎?
  • 與你可以用手拿的普通磁鐵相比,地球磁場(或產生地球磁場的等效磁鐵)的強度如何?
  • 萬向節是什麼,它們是如何工作的?
  • 地球磁場在三維空間中是什麼樣的?磁場在地球磁極處是垂直的嗎?它在你居住的緯度和經度處是水平的嗎?
  • 在網際網路上找到一張早期羅盤的照片。


練習:航海、天文學、數學和科學

在維基百科上進行更多瀏覽,瞭解航海,特別是帆船航海,是如何推動天文學、數學和科學進步的。

  • 是什麼航海需求推動了更精確的計時器的進步?
  • 什麼是大潮?如果你要繪製一個港口不同時間的水點陣圖,它看起來像正弦曲線嗎?下一個大潮是什麼時候?
  • 在製圖中,什麼是“墨卡託投影”?用不同的方法將地球表面表示為二維地圖的優缺點是什麼?
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