仰角

三角学

yǎng jiǎo

仰角是从水平线向上量到看向上方物体的视线之间的角度。

Formula

\tan(\theta) = \frac{\text{height}}{\text{horizontal distance}}
Visualization

Definition

仰角是指从水平视线向上抬起眼睛,看向你上方某个物体(比如建筑物顶端或天空中的一只鸟)时倾斜的角度。严格来说,它是水平视线与看向物体的视线之间形成的角;如果水平距离为 $d$,物体高出视线水平面的高度为 $h$,那么 $\tan(\text{elevation angle}) = h/d$,正是视线的斜率。在三维测量中,两名观测者在已知位置测量到某一点的仰角,通过正弦定理进行三角测量即可确定该点的位置。

Example

你站在距旗杆 $50$ 英尺处,把头抬起 $30^\circ$ 看向旗杆顶端;这个 $30^\circ$ 就是仰角。一名测量员站在距建筑物 $80$ 米处,测得仰角为 $35^\circ$,由此得出建筑物高出视线水平面的高度 $= 80 \times \tan(35^\circ) \approx 56$ 米。两名相距 $100$ 米的观测者测得塔顶的仰角分别为 $40^\circ$ 和 $55^\circ$,对由此形成的三角形使用正弦定理,即可在不直接测量的情况下求出塔的高度。

Key Insight

先直视前方,这就是 $0^\circ$;你越是向天空抬起视线,仰角就越大,它始终是从水平线量起的,而不是从竖直方向量起,这是一个常见的应避免的错误。仰角是天顶角(正上方的角)的余角;在天文学中,天体的地平高度就等于它相对于地平线的仰角。