操作与观察
拖动 α 从负值扫到正值,观察轨迹怎样从“绕圈”变成同时绕圈与升高。圆柱的展开图把曲面上的两种运动放到同一张欧氏坐标纸上。
球面:γ(s)=cos(s)p₀+sin(s)T₀;圆柱:θ(s)=s cosα,z(s)=s sinα。
解释
测地线的定义是切向加速度在曲面的切平面内为零。球面上这意味着轨迹落在过球心的大圆上;圆柱的度量是 ds²=dθ²+dz²(R=1),所以展开后是平面直线。纬线在球面上通常有向心的切平面分量,因而不是测地线。
边界提醒:本示意只取最短大圆弧和有限行程;当行程很长时,球面轨迹会重复绕行,图上的二维投影可能遮住空间路径。