ठोस कोण: Difference between revisions

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| name = Solid angle
| name = ठोस कोण
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}}
[[ ज्यामिति ]] में, एक ठोस कोण (प्रतीक: {{math|Ω}}) किसी दिए गए ऑब्जेक्ट को कवर करने वाले किसी विशेष बिंदु से [[ देखने के क्षेत्र ]] की मात्रा का एक उपाय है। अर्थात्, यह एक उपाय है कि उस बिंदु से देखने वाले पर्यवेक्षक को वस्तु कितनी बड़ी दिखाई देती है।
[[ ज्यामिति ]] में, '''ठोस कोण'''(प्रतीक: {{math|Ω}})किसी विशेष बिंदु से [[ देखने के क्षेत्र |दृष्टि क्षेत्र]] की मात्रा का माप है जो किसी दिए गए पिंडको कवर करता है। अर्थात्, यह एक उपाय है कि उस बिंदु से देखने वाले पर्यवेक्षक को पिंडकितनी बड़ी दिखाई देती है। जिस बिंदु से पिंडको देखा जाता है उसे ठोस कोण का शीर्ष कहा जाता है, और कहा जाता है कि पिंडउस बिंदु पर अपना ठोस कोण बनाती है।
जिस बिंदु से वस्तु को देखा जाता है उसे ठोस कोण का शीर्ष कहा जाता है, और वस्तु को उस बिंदु पर उसके ठोस कोण को अंतरित कोण कहा जाता है।


[[ इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली ]] (एसआई) में, एक ठोस कोण माप की एक आयामहीन मात्रा इकाई में व्यक्त किया जाता है जिसे [[ steradian ]] (प्रतीक: sr) कहा जाता है। एक स्टेरेडियन शीर्ष के आसपास के [[ इकाई क्षेत्र ]] पर क्षेत्र की एक इकाई से मेल खाता है, इसलिए एक वस्तु जो शीर्ष से सभी किरणों को अवरुद्ध करती है, वह इकाई क्षेत्र के कुल सतह क्षेत्र के बराबर कई स्टेरेडियन को कवर करेगी, <math>4\pi</math>. ठोस कोणों को कोणीय उपायों जैसे [[ वर्ग डिग्री ]], मिनट और सेकंड के वर्गों में भी मापा जा सकता है।
अन्तरराष्ट्रीय मात्रक प्रणाली(एसआई) में, एक ठोस कोण को विमाहीन संख्या इकाई में व्यक्त किया जाता है जिसे [[ steradian |स्टेरेडियन]] (प्रतीक: sr) कहा जाता है। स्टेरेडियन शीर्ष के चारों ओर [[ इकाई क्षेत्र |इकाई क्षेत्र]] पर इकाई वृत्त से मेल खाता है, इसलिए पिंडजो शीर्ष से सभी अर्धरखा को अवरुद्ध करती है, इकाई क्षेत्र के कुल सतह क्षेत्र <math>4\pi</math> के बराबर स्टेरेडियन की संख्या को कवर करेगी। ठोस कोणों को डिग्री, मिनट और सेकंड जैसे कोणीय उपायों के वर्गों में भी मापा जा सकता है।


पास की एक छोटी वस्तु दूर की बड़ी वस्तु के समान ठोस कोण अंतरित कर सकती है। उदाहरण के लिए, हालाँकि चंद्रमा सूर्य से बहुत छोटा है, यह पृथ्वी के बहुत करीब भी है। दरअसल, जैसा कि पृथ्वी पर किसी भी बिंदु से देखा जाता है, दोनों वस्तुओं में लगभग समान ठोस कोण और स्पष्ट आकार होता है। यह सूर्य ग्रहण के दौरान स्पष्ट होता है।
पास की छोटी पिंडदूर की बड़ी पिंडके समान ठोस कोण अंतरित कर सकती है। उदाहरण के लिए, हालाँकि चंद्रमा सूर्य से बहुत छोटा है, यह पृथ्वी के बहुत करीब भी है। दरअसल, जैसा कि पृथ्वी पर किसी भी बिंदु से देखा जाता है, दोनों वस्तुओं में लगभग समान ठोस कोण और स्पष्ट आकार होता है। यह सूर्य ग्रहण के दौरान स्पष्ट होता है।


== {{anchor|Square minute|Square second}}परिभाषा और गुण ==
== परिभाषा और गुण ==
{{See also|Spherical polygon area}}
{{See also|गोलाकार बहुभुज क्षेत्र}}
स्टेरेडियन में एक वस्तु का ठोस कोण एक इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल (ज्यामिति) के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि वस्तु को कवर करता है। स्टेरेडियन में एक इकाई क्षेत्र के एक खंड का क्षेत्रफल देना रेडियन में एक इकाई वृत्त के एक चाप की लंबाई देने के समान है। जिस प्रकार रेडियन में एक समतलीय कोण एक चाप की लंबाई और उसकी त्रिज्या का अनुपात होता है, उसी तरह स्टेरेडियन में एक ठोस कोण किसी वस्तु द्वारा किसी गोले पर आच्छादित क्षेत्र का अनुपात उस क्षेत्र की त्रिज्या के वर्ग द्वारा दिए गए क्षेत्र से होता है। वृत्त। सूत्र है


<math display=block>\Omega=\frac{A}{r^2},</math>
स्टेरेडियन में पिंडका ठोस कोण इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि पिंडको कवर करता है। स्टेरेडियन में इकाई क्षेत्र के खंड का क्षेत्रफल देना रेडियन में इकाई वृत्त के चाप की लंबाई देने के समान है। जिस प्रकार रेडियन में समतलीय कोण एक चाप की लंबाई और उसकी त्रिज्या का अनुपात होता है, उसी तरह स्टेरेडियन में ठोस कोण किसी पिंडद्वारा किसी गोले पर आच्छादित क्षेत्रफल का अनुपात उक्त त्रिज्या के वर्ग वृत्त द्वारा दिए गए क्षेत्रफल से होता है। सूत्र है<math display=block>\Omega=\frac{A}{r^2},</math>जहाँ A गोलाकार सतह क्षेत्र है और r विचारित गोले की त्रिज्या है।
जहाँ A गोलाकार सतह क्षेत्र है और r विचारित गोले की त्रिज्या है।


ठोस कोण अक्सर [[ खगोल ]] विज्ञान, भौतिकी और विशेष रूप से [[ खगोल भौतिकी ]] में उपयोग किए जाते हैं। किसी वस्तु का ठोस कोण जो बहुत दूर है, क्षेत्रफल से वर्ग दूरी के अनुपात के अनुपात में होता है। यहाँ क्षेत्र का अर्थ वस्तु का वह क्षेत्र है जब उसे देखने की दिशा में प्रक्षेपित किया जाता है।
ठोस कोण अधिकांशतः खगोल शास्त्र, भौतिकी और विशेष रूप से [[ खगोल भौतिकी |खगोल भौतिकी]] में उपयोग किए जाते हैं। किसी पिंडका ठोस कोण जो बहुत दूर है, क्षेत्रफल से वर्ग दूरी के अनुपात के अनुपात में होता है। यहाँ क्षेत्र का अर्थ पिंडका वह क्षेत्र है जब उसे देखने की दिशा में प्रक्षेपित किया जाता है।


[[Image:Solid_Angle,_1_Steradian.svg|thumb|एक गोले पर कोई भी क्षेत्र जो इसके त्रिज्या के वर्ग के क्षेत्रफल के बराबर है, जब इसके केंद्र से देखा जाता है, तो ठीक एक स्टेरेडियन अंतरित होता है।]]एक गोले का ठोस कोण इसके आंतरिक भाग में किसी भी बिंदु से मापा जाता है 4Pi|{{pi}}sr, और एक घन के केंद्र पर उसके एक फलक द्वारा अंतरित ठोस कोण उसका एक-छठा है, या {{sfrac|2{{pi}}|3}}सीनियर ठोस कोणों को वर्ग डिग्री में भी मापा जा सकता है (1 sr = {{pars|s=200%|{{sfrac|180|{{pi}}}}}}<sup>2</sup> वर्ग डिग्री), वर्ग मिनट और वर्ग सेकंड में, या गोले के अंशों में (1 sr = {{sfrac|1|4{{pi}}}} आंशिक क्षेत्र), जिसे [[ विवाद (इकाई) ]] के रूप में भी जाना जाता है (1 एसपी = 4{{pi}}एसआर)।
[[Image:Solid_Angle,_1_Steradian.svg|thumb|एक गोले पर कोई भी क्षेत्र जो इसके त्रिज्या के वर्ग के क्षेत्रफल के बराबर है, जब इसके केंद्र से देखा जाता है, तो ठीक एक स्टेरेडियन अंतरित होता है।]]गोले का ठोस कोण इसके आंतरिक भाग में किसी भी बिंदु 4π sr से मापा जाता है, और घन के केंद्र पर उसके फलक द्वारा अंतरित ठोस कोण उसका एक-छठा है, या {{sfrac|2{{pi}}|3}} sr है। ठोस कोणों को वर्ग डिग्री में भी मापा जा सकता है (1 sr = {{pars|s=200%|{{sfrac|180|{{pi}}}}}}<sup>2</sup> वर्ग डिग्री), वर्ग मिनट और वर्ग सेकंड में, या गोले के अंशों में (1 sr = {{sfrac|1|4{{pi}}}} आंशिक क्षेत्र), जिसे[[ विवाद (इकाई) | स्पैट (इकाई) (]]1 sp = 4π sr) के रूप में भी जाना जाता है।


गोलाकार निर्देशांक में#एकीकरण_और_विभिन्नता_में_गोलाकार_निर्देशांक एक फ़ंक्शन के अंतर के लिए एक सूत्र है,
गोलीय निर्देशांक में अवकल के लिए एक सूत्र है,


<math display=block>d\Omega = \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
<math display=block>d\Omega = \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
कहां {{mvar|θ}} अक्षांश (उत्तरी ध्रुव से कोण) है और {{mvar|φ}} देशांतर है।
जहां {{mvar|θ}} अक्षांश (उत्तरी ध्रुव से कोण) है और {{mvar|φ}} देशांतर है।


एक मनमाना [[ उन्मुख सतह ]] के लिए ठोस कोण {{mvar|S}} एक बिंदु पर घटाया गया {{mvar|P}} सतह के प्रक्षेपण के ठोस कोण के बराबर है {{mvar|S}} केंद्र के साथ इकाई क्षेत्र में {{mvar|P}}, जिसकी गणना [[ सतह अभिन्न ]] के रूप में की जा सकती है:
यादृच्छिक [[ उन्मुख सतह |उन्मुख सतह]] {{mvar|S}} के लिए बिंदु {{mvar|P}} पर अंतरित ठोस कोण सतह {{mvar|S}} के केंद्र {{mvar|P}}, के साथ इकाई क्षेत्र के प्रक्षेपण के ठोस कोण के बराबर है, जिसकी गणना [[ सतह अभिन्न |सतह समाकलन]] के रूप में की जा सकती है:


<math display=block>\Omega = \iint_S \frac{ \hat{r} \cdot \hat{n}}{r^2}\,dS \ = \iint_S \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
<math display=block>\Omega = \iint_S \frac{ \hat{r} \cdot \hat{n}}{r^2}\,dS \ = \iint_S \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
कहां <math>\hat{r} = \vec{r} / r</math> के अनुरूप इकाई सदिश है <math> \vec{r} </math>, सतह के एक अतिसूक्ष्म क्षेत्र का [[ स्थिति वेक्टर ]] {{math|''dS''}} बिंदु के संबंध में {{mvar|P}}, और कहाँ <math> \hat{n} </math> इकाई [[ सामान्य वेक्टर ]] का प्रतिनिधित्व करता है {{math|''dS''}}. भले ही इकाई पर प्रक्षेपण सतह पर हो {{mvar|S}} [[ समरूपी ]] नहीं है, स्केलर उत्पाद के संकेत द्वारा वर्णित सतह अभिविन्यास के अनुसार कई गुना सही ढंग से माना जाता है <math>\hat{r} \cdot \hat{n}</math>.
जहां <math>\hat{r} = \vec{r} / r</math> के अनुरूप इकाई सदिश है <math> \vec{r} </math>, बिंदु {{mvar|P}} के संबंध में सतह {{math|''dS''}} के अतिसूक्ष्म क्षेत्र की[[ स्थिति वेक्टर | स्थिति सदिश]] और जहाँ <math> \hat{n} </math>, {{math|''dS''}} को इकाई [[ सामान्य वेक्टर |सामान्य सदिश]] का प्रतिनिधित्व करता है। यहां तक ​​कि यदि इकाई क्षेत्र पर सतह {{mvar|S}} पर प्रक्षेपण [[ समरूपी |समरूपी]] नहीं है, तो अदिश गुणनफल <math>\hat{r} \cdot \hat{n}</math> है।


इस प्रकार एक सपाट सतह क्षेत्र वाले एक छोटे से [[ पहलू ]] द्वारा अंतरित ठोस कोण का अनुमान लगाया जा सकता है {{math|''dS''}}, अभिविन्यास <math>\hat{n}</math>, और दूरी {{math|''r''}} दर्शक के रूप में:
इस प्रकार कोई भी छोटे से पहलू द्वारा अंतरित ठोस कोण का अनुमान लगा सकता है जिसमें सपाट सतह क्षेत्र {{math|''dS''}}, अभिविन्यास <math>\hat{n}</math>, दर्शक से {{math|''r''}} दूरी इस प्रकार है:


<math display=block>d\Omega = 4 \pi \left(\frac{dS}{A}\right) \, (\hat{r} \cdot \hat{n}),</math>
<math display=block>d\Omega = 4 \pi \left(\frac{dS}{A}\right) \, (\hat{r} \cdot \hat{n}),</math>
जहां [[ एक गोले का सतह क्षेत्र ]] है {{math|1=''A'' = 4{{pi}}''r''<sup>2</sup>}}.
जहां [[ एक गोले का सतह क्षेत्र |गोले का सतह क्षेत्र]] {{math|1=''A'' = 4{{pi}}''r''<sup>2</sup>}} है।


== व्यावहारिक अनुप्रयोग ==
== व्यावहारिक अनुप्रयोग ==
*[[ [[ [[ चमक ]] ]]दार तीव्रता ]] और चमक को परिभाषित करना, और संबंधित रेडियोमेट्रिक मात्राएं उज्ज्वल तीव्रता और चमक
*[[ चमक |दीप्त]] तीव्रता और दीप्त को परिभाषित करना, और संबंधित विकिरणमापी मात्राएं विकिरक तीव्रता और विकिरक
*गोलाकार त्रिकोणमिति की गणना#क्षेत्रफल और गोलीय आधिक्य {{math|''E''}} एक [[ गोलाकार त्रिभुज ]] का
*[[ गोलाकार त्रिभुज |गोलाकार त्रिभुज]] के गोलाकार अतिरिक्त {{math|''E''}} की गणना करना
* [[ सीमा तत्व विधि ]] (बीईएम) का उपयोग करके क्षमता की गणना
* [[ सीमा तत्व विधि | सीमा तत्व विधि]] (बीईएम) का उपयोग करके क्षमता की गणना
* धातु परिसरों में [[ लिगेंड ]]्स के आकार का मूल्यांकन, लिगैंड शंकु कोण देखें
* धातु परिसरों में [[ लिगेंड |लिगेंड]] के आकार का मूल्यांकन, लिगैंड शंकु कोण देखें
* चार्ज वितरण के आसपास [[ विद्युत क्षेत्र ]] और [[ चुंबकीय क्षेत्र ]] की ताकत की गणना करना
* चार्ज वितरण के आसपास [[ विद्युत क्षेत्र |विद्युत क्षेत्र]] और [[ चुंबकीय क्षेत्र |चुंबकीय क्षेत्र]] की ताकत की गणना करना
*गॉस के नियम की व्युत्पत्ति
*गॉस के नियम की व्युत्पत्ति
* गर्मी हस्तांतरण में उत्सर्जक शक्ति और विकिरण की गणना
* गर्मी हस्तांतरण में उत्सर्जक शक्ति और विकिरण की गणना
* [[ रदरफोर्ड बिखराव ]] में क्रॉस सेक्शन की गणना करना
* [[ रदरफोर्ड बिखराव | रदरफोर्ड प्रभाव]] में अनुप्रस्थ काट की गणना करना
* [[ रमन बिखरना ]] में क्रॉस सेक्शन की गणना करना
* [[ रमन बिखरना | रमण प्रभाव]] में अनुप्रस्थ काट की गणना करना
* [[ प्रकाशित तंतु ]] के [[ स्वीकृति शंकु ]] का ठोस कोण
* [[ प्रकाशित तंतु | प्रकाशित तंतु]] के [[ स्वीकृति शंकु |स्वीकृति शंकु]] का ठोस कोण


== सामान्य वस्तुओं के लिए ठोस कोण ==
== सामान्य वस्तुओं के लिए ठोस कोण ==


=== शंकु, गोलाकार टोपी, गोलार्ध ===
=== शंकु, गोलाकार कैप, गोलार्ध ===
[[Image:Steradian cone and cap.svg|thumb|right|250px|एक गोले के अंदर शंकु (1) और गोलाकार टोपी (2) का खंड। इस आंकड़े में {{math|''θ'' {{=}} ''A''/2}} और {{math|''r'' {{=}} 1}}.]]ठोस कोण के शीर्ष पर एक [[ शंकु (ज्यामिति) ]] का ठोस कोण, और [[ शीर्ष (ज्यामिति) ]] कोण 2 के साथ{{math|''θ''}}, एक इकाई गोले पर एक [[ गोलाकार टोपी ]] का क्षेत्रफल है
[[Image:Steradian cone and cap.svg|thumb|right|250px|एक गोले के अंदर शंकु (1) और गोलाकार कैप (2) का खंड। इस आंकड़े में {{math|''θ'' {{=}} ''A''/2}} और {{math|''r'' {{=}} 1}}.]]ठोस कोण के शीर्ष पर [[ शंकु (ज्यामिति) |शंकु (ज्यामिति)]] का ठोस कोण, और [[ शीर्ष (ज्यामिति) |शीर्ष (ज्यामिति)]] कोण 2{{math|''θ''}} के साथ, इकाई गोले पर[[ गोलाकार टोपी | गोलाकार कैप]] का क्षेत्रफल है


<math display=block>\Omega = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right)\ = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2}.</math>
<math display=block>\Omega = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right)\ = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2}.</math>
छोटे के लिए {{math|''θ''}} ऐसा है कि {{math|cos ''θ'' ≈ 1 − ''θ''<sup>2</sup>/2}} यह कम हो जाता है {{math|π''θ''<sup>2</sup>}}, एक वृत्त का क्षेत्र।
छोटे {{math|''θ''}} के लिए जैसे कि {{math|cos ''θ'' ≈ 1 − ''θ''<sup>2</sup>/2}} यह {{math|π''θ''<sup>2</sup>}}, वृत्त का क्षेत्रफल कम हो जाता है।


यूनिट स्फेरिकल कोऑर्डिनेट सिस्टम#इंटीग्रेशन और डिफरेंशियल इन गोलाकार कोऑर्डिनेट का उपयोग करके निम्नलिखित [[ दोहरा अभिन्न ]] की गणना करके उपरोक्त पाया जाता है:
उपरोक्त गोलाकार निर्देशांक में इकाई सतह तत्व का उपयोग करके निम्नलिखित [[ दोहरा अभिन्न |दोहरा समाकलन]] की गणना करके पाया जाता है:


<math display=block>\begin{align}
<math display=block>\begin{align}
Line 79: Line 75:
&= 2\pi\left(1 - \cos\theta \right).
&= 2\pi\left(1 - \cos\theta \right).
\end{align}</math>
\end{align}</math>
यह सूत्र बिना कलन के भी निकाला जा सकता है। 2200 साल पहले [[ आर्किमिडीज ]] ने साबित किया कि एक गोलाकार टोपी का सतह क्षेत्र हमेशा एक वृत्त के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जिसकी त्रिज्या गोलाकार टोपी के रिम से उस बिंदु तक की दूरी के बराबर होती है, जहां टोपी की समरूपता की धुरी टोपी को काटती है।<ref>{{cite journal |year = 2015 |title = Archimedes on Spheres and Cylinders |journal = Math Pages |url = http://www.mathpages.com/home/kmath343/kmath343.htm}}</ref> आरेख में इस त्रिज्या के रूप में दिया गया है
यह सूत्र बिना कलन के भी निकाला जा सकता है। 2200 साल पहले [[ आर्किमिडीज |आर्किमिडीज]] ने सिद्ध किया कि गोलाकार कैप का सतह क्षेत्र हमेशा वृत्त के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जिसकी त्रिज्या गोलाकार कैप के रिम से उस बिंदु तक की दूरी के बराबर होती है, जहां कैप की समरूपता की अक्ष कैप को काटती है।<ref>{{cite journal |year = 2015 |title = Archimedes on Spheres and Cylinders |journal = Math Pages |url = http://www.mathpages.com/home/kmath343/kmath343.htm}}</ref> आरेख में इस त्रिज्या के रूप में दिया गया है


<math display=block> 2r \sin \frac{\theta}{2}. </math>
<math display=block> 2r \sin \frac{\theta}{2}. </math>
अतः एक इकाई गोले के लिए गोलाकार टोपी का ठोस कोण इस प्रकार दिया जाता है
अतः इकाई गोले के लिए गोलाकार कैप का ठोस कोण इस प्रकार दिया जाता है


<math display=block> \Omega = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2} = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right). </math>
<math display=block> \Omega = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2} = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right). </math>


{{anchor|hemisphere}}
जब {{math|''θ''}} = {{sfrac|{{pi}}|2}}, , गोलीय कैप 2{{pi}} ठोस कोण वाला अर्धगोला बन जाती है।
कब {{math|''θ''}} = {{sfrac|{{pi}}|2}}, गोलाकार टोपी एक ठोस कोण 2 वाला गोला बन जाता है{{pi}}.


शंकु के पूरक का ठोस कोण है
शंकु के पूरक का ठोस कोण है
   
   
<math display=block>4\pi - \Omega = 2\pi \left(1 + \cos\theta \right) = 4\pi\cos^2 \frac{\theta}{2}.</math>
<math display=block>4\pi - \Omega = 2\pi \left(1 + \cos\theta \right) = 4\pi\cos^2 \frac{\theta}{2}.</math>
यह खगोलीय क्षेत्र के उस भाग का ठोस कोण भी है जिसे एक खगोलीय प्रेक्षक अक्षांश पर स्थित करता है {{math|''θ''}} पृथ्वी के घूमते हुए देख सकते हैं। भूमध्य रेखा पर सभी आकाशीय गोले दिखाई देते हैं; किसी भी ध्रुव पर, केवल आधा।
यह खगोलीय गोले के उस भाग का ठोस कोण भी है जिसे अक्षांश {{math|''θ''}} पर स्थित खगोलीय प्रेक्षक पृथ्वी के घूर्णन के रूप में देख सकता है। भूमध्य रेखा पर सभी खगोलीय गोले दिखाई देते हैं, किसी भी ध्रुव पर, केवल आधा।


कोण पर समतल द्वारा काटे गए गोलाकार टोपी के एक खंड द्वारा अंतरित ठोस कोण {{mvar|''γ''}} शंकु के अक्ष से और शंकु के शीर्ष से गुजरने की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है<ref name = Mazonka>{{cite arXiv |last =  Mazonka |first = Oleg |year = 2012 |title = Solid Angle of Conical Surfaces, Polyhedral Cones, and Intersecting Spherical Caps |eprint=1205.1396 |class = math.MG}}</ref>
शंकु के अक्ष से कोण {{mvar|''γ''}} पर समतल द्वारा काटे गए गोलाकार कैप के खंड द्वारा अंतरित ठोस कोण और शंकु के शीर्ष से गुजरते हुए सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है<ref name = Mazonka>{{cite arXiv |last =  Mazonka |first = Oleg |year = 2012 |title = Solid Angle of Conical Surfaces, Polyhedral Cones, and Intersecting Spherical Caps |eprint=1205.1396 |class = math.MG}}</ref>


<math display=block> \Omega = 2 \left[ \arccos \left(\frac{\sin\gamma}{\sin\theta}\right) - \cos\theta \arccos\left(\frac{\tan\gamma}{\tan\theta}\right) \right]. </math>
<math display=block> \Omega = 2 \left[ \arccos \left(\frac{\sin\gamma}{\sin\theta}\right) - \cos\theta \arccos\left(\frac{\tan\gamma}{\tan\theta}\right) \right]. </math>
उदाहरण के लिए, अगर {{math|1=''γ'' = −''θ''}}, तो सूत्र उपरोक्त गोलाकार टोपी सूत्र में कम हो जाता है: पहला शब्द बन जाता है {{pi}}, और दूसरा {{math|{{pi}} cos ''θ''}}.
उदाहरण के लिए, यदि {{math|1=''γ'' = −''θ''}}, तो सूत्र उपरोक्त गोलाकार कैप सूत्र में कम हो जाता है: पहला शब्द {{pi}},बन जाता है, और दूसरा {{math|{{pi}} cos ''θ''}} बन जाता है।


=== [[ चतुर्पाश्वीय ]] ===
=== [[ चतुर्पाश्वीय ]] ===
माना कि OABC एक चतुष्फलक का शीर्ष है जिसका मूल O है और जो त्रिभुजाकार फलक ABC द्वारा अंतरित है। <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं। [[ शीर्ष कोण ]] को परिभाषित करें {{mvar|θ<sub>a</sub>}} कोण BOC होना और परिभाषित करना {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} तदनुसार। होने देना <math>\phi_{ab}</math> चतुष्फलकीय फलक OAC और OBC वाले तलों के बीच [[ द्वितल कोण ]] हो और परिभाषित करें <math>\phi_{ac}</math>, <math>\phi_{bc}</math> तदनुसार। ठोस कोण {{math|Ω}} त्रिकोणीय सतह एबीसी द्वारा घटाया गया है
बता दें कि OABC चतुष्फलक का शीर्ष है जिसकी उत्पत्ति O पर है और त्रिकोणीय फलक ABC द्वारा अंतरित है, जहां <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं। [[ शीर्ष कोण |शीर्ष कोण]] {{mvar|θ<sub>a</sub>}} परिभाषित करें कोण BOC होना और तदनुसार {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} को परिभाषित करना। मान लीजिए कि <math>\phi_{ab}</math> उन समतलों के बीच [[ द्वितल कोण |द्वितल कोण]] हैं जिनमें चतुष्फलकीय फलक OAC और OBC होते हैं और <math>\phi_{ac}</math>, <math>\phi_{bc}</math> को परिभाषित करते हैं। त्रिकोणीय सतह ABC द्वारा अंतरित ठोस कोण {{math|Ω}} द्वारा दिया गया है


<math display=block> \Omega = \left(\phi_{ab} + \phi_{bc} + \phi_{ac}\right)\ - \pi.</math>
<math display=block> \Omega = \left(\phi_{ab} + \phi_{bc} + \phi_{ac}\right)\ - \pi.</math>
यह [[ गोलाकार अधिकता ]] के सिद्धांत से अनुसरण करता है और यह इस तथ्य की ओर जाता है कि प्रमेय के अनुरूप एक प्रमेय है कि एक तलीय त्रिभुज के आंतरिक कोणों का योग बराबर होता है {{pi}}, टेट्राहेड्रॉन के चार आंतरिक ठोस कोणों के योग के लिए निम्नानुसार है:
यह [[ गोलाकार अधिकता |गोलाकार]] आधिक्य के सिद्धांत से अनुसरण करता है और यह इस तथ्य की ओर जाता है कि प्रमेय के अनुरूप प्रमेय है कि "प्लैनर त्रिकोण के आंतरिक कोणों का योग {{pi}}, के बराबर है", के चार आंतरिक ठोस कोणों के योग के लिए चतुष्फलक इस प्रकार है:


<math display=block> \sum_{i=1}^4 \Omega_i = 2 \sum_{i=1}^6 \phi_i\ - 4 \pi,</math>
<math display=block> \sum_{i=1}^4 \Omega_i = 2 \sum_{i=1}^6 \phi_i\ - 4 \pi,</math>
कहां <math>\phi_i</math> चतुष्फलकीय फलक OAB, OAC, OBC और ABC वाले किन्हीं भी दो तलों के बीच के सभी छह द्वितल कोणों की श्रेणी।<ref>{{cite journal |last1=Hopf |first1=Heinz |title=Selected Chapters of Geometry |journal=ETH Zurich |date=1940 |pages=1–2 |url=http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20180921122755/http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-date=2018-09-21 |url-status=live}}</ref>
जहां <math>\phi_i</math> चतुष्फलकीय फलक OAB, OAC, OBC और ABC वाले किन्हीं भी दो तलों के बीच सभी छह द्वितल कोणों की श्रेणी में होते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Hopf |first1=Heinz |title=Selected Chapters of Geometry |journal=ETH Zurich |date=1940 |pages=1–2 |url=http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20180921122755/http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-date=2018-09-21 |url-status=live}}</ref>
मूल O पर चतुष्फलक के ठोस कोण की गणना के लिए एक उपयोगी सूत्र जो विशुद्ध रूप से शीर्ष कोणों का एक फलन है {{mvar|θ<sub>a</sub>}}, {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} साइमन एंटोनी जीन ल'हुइलियर|ल'हुइलियर के प्रमेय द्वारा दिया गया है<ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/LHuiliersTheorem.html|title=L'Huilier's Theorem – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref><ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/SphericalExcess.html|title=Spherical Excess – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref> जैसा


<math display=block> \tan \left( \frac{1}{4} \Omega \right) =
मूल O पर चतुष्फलक के ठोस कोण की गणना के लिए उपयोगी सूत्र जो विशुद्ध रूप से शीर्ष कोणों {{mvar|θ<sub>a</sub>}}, {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} का फलन है, ल'हुइलियर के प्रमेय द्वारा दिया गया है<ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/LHuiliersTheorem.html|title=L'Huilier's Theorem – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref><ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/SphericalExcess.html|title=Spherical Excess – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref> जैसा
 
<math display="block"> \tan \left( \frac{1}{4} \Omega \right) =
     \sqrt{ \tan \left( \frac{\theta_s}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_a}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_b}{2}\right) \tan \left(\frac{\theta_s - \theta_c}{2}\right)}, </math>
     \sqrt{ \tan \left( \frac{\theta_s}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_a}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_b}{2}\right) \tan \left(\frac{\theta_s - \theta_c}{2}\right)}, </math>
कहां
जहां
<math display=block> \theta_s = \frac {\theta_a + \theta_b + \theta_c}{2}. </math>
<math display=block> \theta_s = \frac {\theta_a + \theta_b + \theta_c}{2}. </math>
एक और दिलचस्प सूत्र में 3 आयामी अंतरिक्ष में शिखरों को वैक्टर के रूप में व्यक्त करना शामिल है। होने देना <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ बनें, और मान लें {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, और {{mvar|c}} प्रत्येक वेक्टर (मूल-बिंदु दूरी) का परिमाण हो। ठोस कोण {{math|Ω}} त्रिकोणीय सतह एबीसी द्वारा घटाया गया है:<ref>{{cite journal| first=Folke| last=Eriksson| title= On the measure of solid angles| journal= Math. Mag.| volume=63|issue=3|pages=184–187|year=1990| doi=10.2307/2691141| jstor=2691141}}</ref><ref>{{cite journal| last = Van Oosterom| first = A|author2=Strackee, J | year = 1983| title = The Solid Angle of a Plane Triangle| journal = IEEE Trans. Biomed. Eng.| volume = BME-30| issue = 2| pages = 125–126| doi = 10.1109/TBME.1983.325207| pmid = 6832789| s2cid = 22669644}}</ref>
एक सूत्र में 3 आयामी समष्टि में शिखरों को सदिश के रूप में व्यक्त करना सम्मलित है। मान लीजिए <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं, और {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, और {{mvar|c}} प्रत्येक सदिश (मूल-बिंदु दूरी) का परिमाण हैं। त्रिकोणीय सतह ABC द्वारा अंतरित ठोस कोण {{math|Ω}} है:<ref>{{cite journal| first=Folke| last=Eriksson| title= On the measure of solid angles| journal= Math. Mag.| volume=63|issue=3|pages=184–187|year=1990| doi=10.2307/2691141| jstor=2691141}}</ref><ref>{{cite journal| last = Van Oosterom| first = A|author2=Strackee, J | year = 1983| title = The Solid Angle of a Plane Triangle| journal = IEEE Trans. Biomed. Eng.| volume = BME-30| issue = 2| pages = 125–126| doi = 10.1109/TBME.1983.325207| pmid = 6832789| s2cid = 22669644}}</ref>


<math display=block>\tan \left( \frac{1}{2} \Omega \right) =
<math display=block>\tan \left( \frac{1}{2} \Omega \right) =
   \frac{\left|\vec a\ \vec b\ \vec c\right|}{abc + \left(\vec a \cdot \vec b\right)c + \left(\vec a \cdot \vec c\right)b + \left(\vec b \cdot \vec c\right)a},
   \frac{\left|\vec a\ \vec b\ \vec c\right|}{abc + \left(\vec a \cdot \vec b\right)c + \left(\vec a \cdot \vec c\right)b + \left(\vec b \cdot \vec c\right)a},
</math>
</math>
कहां
जहां
<math display=block>\left|\vec a\ \vec b\ \vec c\right|=\vec a \cdot (\vec b \times \vec c)</math>
<math display=block>\left|\vec a\ \vec b\ \vec c\right|=\vec a \cdot (\vec b \times \vec c)</math>
तीन वैक्टरों के [[ ट्रिपल उत्पाद ]] को दर्शाता है और <math>\vec a \cdot \vec b</math> स्केलर उत्पाद को दर्शाता है।
तीन सदिश के [[ ट्रिपल उत्पाद |त्रिक गुणनफल]] को दर्शाता है और <math>\vec a \cdot \vec b</math> अदिश गुणनफल को दर्शाता है।


नकारात्मक या गलत ठोस कोणों से बचने के लिए यहां सावधानी बरतनी चाहिए। संभावित त्रुटियों का एक स्रोत यह है कि स्केलर ट्रिपल उत्पाद नकारात्मक हो सकता है यदि {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|c}} गलत निर्धारक है। कम्प्यूटिंग एक पर्याप्त समाधान है क्योंकि समीकरण का कोई अन्य भाग वाइंडिंग पर निर्भर नहीं करता है। दूसरा नुकसान तब होता है जब स्केलर ट्रिपल उत्पाद धनात्मक होता है लेकिन विभाजक ऋणात्मक होता है। इस मामले में एक नकारात्मक मान देता है जिसे बढ़ाना चाहिए {{pi}}.
ऋणात्मक या गलत ठोस कोणों से बचने के लिए यहां सावधानी बरतनी चाहिए। संभावित त्रुटियों का स्रोत यह है कि अदिश त्रिक गुणनफल ऋणात्मक हो सकता है यदि {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|c}} गलत निर्धारक है। कम्प्यूटिंग एक पर्याप्त समाधान है क्योंकि समीकरण का कोई अन्य भाग आवलन पर निर्भर नहीं करता है। दूसरा नुकसान तब होता है जब अदिश त्रिक गुणनफल धनात्मक होता है लेकिन विभाजक ऋणात्मक होता है। इस मामले में ऋणात्मक मान देता है जिसे {{pi}} से बढ़ाया जाना चाहिए।


===पिरामिड===
===पिरामिड===
शीर्ष (ज्यामिति) कोणों के साथ चार भुजाओं वाले सम आयताकार [[ पिरामिड (ज्यामिति) ]] का ठोस कोण {{mvar|a}} और {{mvar|b}} (पिरामिड के विपरीत दिशा के चेहरों को मापा जाने वाला डायहेड्रल कोण) है
शीर्ष कोण {{mvar|a}} और {{mvar|b}} (पिरामिड के विपरीत दिशा के चेहरों को मापा गया द्वितल कोण) के साथ चार-तरफा समकोणीय [[ पिरामिड (ज्यामिति) |पिरामिड (ज्यामिति)]] का ठोस कोण है
<math display=block>\Omega = 4 \arcsin \left( \sin \left({a \over 2}\right) \sin \left({b \over 2}\right) \right). </math>
<math display=block>\Omega = 4 \arcsin \left( \sin \left({a \over 2}\right) \sin \left({b \over 2}\right) \right). </math>
यदि दोनों पक्षों की लंबाई ({{math|''α''}} और {{math|''β''}}) पिरामिड के आधार और दूरी ({{math|''d''}}) आधार आयत के केंद्र से पिरामिड के शीर्ष तक (गोले का केंद्र) जाना जाता है, तो उपरोक्त समीकरण को देने के लिए हेरफेर किया जा सकता है
यदि पिरामिड के आधार की दोनों ओर की लंबाई ({{math|''α''}} और {{math|''β''}}) और आधार आयत के केंद्र से पिरामिड के शीर्ष (गोले का केंद्र) तक की दूरी ({{math|''d''}}) ज्ञात हो, तो उपरोक्त समीकरण हो सकता है देने के लिए हेरफेर किया जाना


<math display=block>\Omega = 4 \arctan \frac {\alpha\beta} {2d\sqrt{4d^2 + \alpha^2 + \beta^2}}. </math>
<math display=block>\Omega = 4 \arctan \frac {\alpha\beta} {2d\sqrt{4d^2 + \alpha^2 + \beta^2}}. </math>
दाएं का ठोस कोण {{mvar|n}}-गोनल पिरामिड, जहां पिरामिड का आधार नियमित होता है {{mvar|n}}परित्रिज्या का -भुजा बहुभुज {{mvar|r}}, के साथ
समकोण {{mvar|n}}-गोनल पिरामिड का ठोस कोण, जहाँ पिरामिड का आधार परिवृत्त {{mvar|r}} का एक नियमित {{mvar|n}} पक्षीय बहुभुज है, एक पिरामिड ऊँचाई {{mvar|h}} के साथ है
पिरामिड ऊंचाई {{mvar|h}} है


<math display=block>\Omega = 2\pi - 2n \arctan\left(\frac {\tan \left({\pi\over n}\right)}{\sqrt{1 + {r^2 \over h^2}}} \right). </math>
<math display=block>\Omega = 2\pi - 2n \arctan\left(\frac {\tan \left({\pi\over n}\right)}{\sqrt{1 + {r^2 \over h^2}}} \right). </math>
एक के साथ एक मनमाना पिरामिड का ठोस कोण {{math|''n''}}किनारों का प्रतिनिधित्व करने वाले इकाई वैक्टर के अनुक्रम द्वारा परिभाषित -पक्षीय आधार {{math|{''s''<sub>1</sub>, ''s''<sub>2</sub>}, ... ''s''<sub>''n''</sub>}} कुशलता से गणना की जा सकती है:<ref name ="Mazonka"/>
किनारों {{math|{''s''<sub>1</sub>, ''s''<sub>2</sub>}, ... ''s''<sub>''n''</sub>}} का प्रतिनिधित्व करने वाले इकाई सदिश के अनुक्रम द्वारा परिभाषित {{math|''n''}} पक्षीय आधार के साथ यादृच्छिक पिरामिड का ठोस कोण कुशलता से गणना की जा सकती है:<ref name ="Mazonka"/>


<math display=block> \Omega = 2\pi - \arg \prod_{j=1}^{n} \left(
<math display=block> \Omega = 2\pi - \arg \prod_{j=1}^{n} \left(
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   \right).
   \right).
</math>
</math>
जहाँ कोष्ठक (* *) एक अदिश गुणनफल है और वर्ग कोष्ठक [* * *] एक अदिश गुणनफल है, और {{mvar|i}} एक [[ काल्पनिक इकाई ]] है। सूचकांक चक्रित हैं: {{math|''s''<sub>0</sub> {{=}} ''s''<sub>''n''</sub>}} और {{math|''s''<sub>1</sub> {{=}} ''s''<sub>''n'' + 1</sub>}}. जटिल उत्पाद बहुभुज के प्रत्येक शीर्ष कोण से जुड़े चरण को जोड़ते हैं। हालाँकि, का एक गुणक
जहाँ कोष्ठक (* *) अदिश गुणनफल है और वर्गाकार कोष्ठक [* * *] त्रिगुणात्मक गुणनफल है, और {{mvar|i}} [[ काल्पनिक इकाई | काल्पनिक इकाई]] है। सूचकांकों का चक्रण किया जाता है: {{math|''s''<sub>0</sub> {{=}} ''s''<sub>''n''</sub>}} और {{math|''s''<sub>1</sub> {{=}} ''s''<sub>''n'' + 1</sub>}}जटिल गुणनफल बहुभुज के प्रत्येक शीर्ष कोण से जुड़े चरण को जोड़ते हैं। चूंकि,<math>2\pi</math> का गुणक <math>\arg</math> के ब्रांच कट में खो गया है और इसे अलग से मार्ग किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, जटिल चरणों के चलने वाले गुणनफल को लगभग समांतर खंडों की सीमा में अधः प्रवाह से बचने के लिए कभी-कभी बढ़ाया जाना चाहिए।
<math>2\pi</math> की शाखा कटने में खो जाता है <math>\arg</math> और अलग से ट्रैक किया जाना चाहिए। इसके अलावा, जटिल चरणों के चलने वाले उत्पाद को लगभग समांतर खंडों की सीमा में अंडरफ्लो से बचने के लिए कभी-कभी बढ़ाया जाना चाहिए।


=== अक्षांश-देशांतर आयत ===
=== अक्षांश-देशांतर आयत ===
[[ ग्लोब ]] पर एक अक्षांश-देशांतर आयत का ठोस कोण होता है
[[ ग्लोब | ग्लोब]] पर अक्षांश-देशांतर आयत का ठोस कोण होता है
<math display=block>\left ( \sin \phi_\mathrm{N} - \sin \phi_\mathrm{S} \right ) \left ( \theta_\mathrm{E} - \theta_\mathrm{W} \,\! \right)\;\mathrm{sr},</math>
<math display=block>\left ( \sin \phi_\mathrm{N} - \sin \phi_\mathrm{S} \right ) \left ( \theta_\mathrm{E} - \theta_\mathrm{W} \,\! \right)\;\mathrm{sr},</math>
कहां {{math|''φ''<sub>N</sub>}} और {{math|''φ''<sub>S</sub>}} [[ अक्षांश ]] की उत्तर और दक्षिण रेखाएँ हैं (उत्तर की ओर बढ़ते कोण के साथ [[ कांति ]] में [[ भूमध्य रेखा ]] से मापा जाता है), और {{math|''θ''<sub>E</sub>}} और {{math|''θ''<sub>W</sub>}} देशांतर की पूर्व और पश्चिम रेखाएँ हैं (जहाँ रेडियन में कोण पूर्व की ओर बढ़ता है)।<ref>{{cite journal| year = 2003| title = Area of a Latitude-Longitude Rectangle| journal = The Math Forum @ Drexel| url = http://mathforum.org/library/drmath/view/63767.html}}</ref> गणितीय रूप से, यह कोण के चाप का प्रतिनिधित्व करता है {{math|''ϕ''<sub>N</sub> − ''ϕ''<sub>S</sub>}} द्वारा एक गोले के चारों ओर घुमाया गया {{math|''θ''<sub>E</sub> − ''θ''<sub>W</sub>}} रेडियन। जब देशांतर फैलता है 2{{pi}} रेडियन और अक्षांश विस्तार {{pi}} रेडियन, ठोस कोण एक गोले का है।
जहाँ {{math|''φ''<sub>N</sub>}} और {{math|''φ''<sub>S</sub>}} [[ अक्षांश |अक्षांश]] उत्तर और दक्षिण रेखाएँ हैं ([[ भूमध्य रेखा |भूमध्य रेखा]] से रेडियन में उत्तर की ओर बढ़ते कोण के साथ मापा जाता है), और {{math|''θ''<sub>E</sub>}} और {{math|''θ''<sub>W</sub>}} देशांतर की पूर्व और पश्चिम रेखाएँ हैं (जहाँ रेडियन में कोण पूर्व की ओर बढ़ता है)।<ref>{{cite journal| year = 2003| title = Area of a Latitude-Longitude Rectangle| journal = The Math Forum @ Drexel| url = http://mathforum.org/library/drmath/view/63767.html}}</ref> गणितीय रूप से, यह कोण {{math|''ϕ''<sub>N</sub> − ''ϕ''<sub>S</sub>}} के चाप का प्रतिनिधित्व करता है जो {{math|''θ''<sub>E</sub> − ''θ''<sub>W</sub>}}रेडियन द्वारा गोले के चारों ओर घूमता है। जब देशांतर 2{{pi}} रेडियन तक फैला होता है और अक्षांश {{pi}} रेडियन तक फैला होता है, तो ठोस कोण गोले का होता है।


अक्षांश-देशांतर आयत को आयताकार पिरामिड के ठोस कोण से भ्रमित नहीं होना चाहिए। एक आयताकार पिरामिड के सभी चार पक्ष बड़े वृत्त चाप में गोले की सतह को काटते हैं। अक्षांश-देशांतर आयत के साथ, देशांतर की केवल रेखाएँ ही वृहत वृत्त चाप होती हैं; अक्षांश रेखाएँ नहीं हैं।
अक्षांश-देशांतर आयत को आयताकार पिरामिड के ठोस कोण से भ्रमित नहीं होना चाहिए। आयताकार पिरामिड के सभी चार पक्ष बड़े वृत्त चाप में गोले की सतह को काटते हैं। अक्षांश-देशांतर आयत के साथ, देशांतर की केवल रेखाएँ ही वृहत वृत्त चाप होती हैं, अक्षांश रेखाएँ नहीं हैं।


=== आकाशीय पिंड ===
=== खगोलीय पिंड ===
[[ कोणीय व्यास ]] की परिभाषा का उपयोग करके, आकाशीय वस्तु के ठोस कोण के सूत्र को वस्तु की त्रिज्या के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है, <math display="inline">R</math>, और प्रेक्षक से वस्तु की दूरी, <math>d</math>:
[[ कोणीय व्यास | कोणीय व्यास]] की परिभाषा का उपयोग करके, खगोलीय पिंड के ठोस कोण के सूत्र को पिंड की त्रिज्या, <math display="inline">R</math>, और प्रेक्षक से पिंड की दूरी के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है।, <math>d</math>:


<math display=block>\Omega = 2 \pi \left (1 - \frac{\sqrt{d^2 - R^2}}{d} \right ) : d \geq R.</math> सूर्य और चंद्रमा (पृथ्वी के संबंध में) के लिए उपयुक्त औसत मान डालने पर, सूर्य का औसत ठोस कोण होता है {{val|6.794|e=-5}} स्टेरेडियन और चंद्रमा का औसत ठोस कोण है {{val|6.418|e=-5}} steradians. कुल खगोलीय क्षेत्र के संदर्भ में, सूर्य और चंद्रमा औसत भिन्नात्मक क्षेत्रों को घटाते हैं {{val|0.0005406}}% ({{val|5.406|u=[[part per million|ppm]]}}) और {{val|0.0005107}}% ({{val|5.107|u=ppm}}), क्रमश। चूंकि ये ठोस कोण लगभग समान आकार के होते हैं, ग्रहण के दौरान पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी के आधार पर चंद्रमा पूर्ण और कुंडलाकार सूर्य ग्रहण दोनों का कारण बन सकता है।
<math display=block>\Omega = 2 \pi \left (1 - \frac{\sqrt{d^2 - R^2}}{d} \right ) : d \geq R.</math> सूर्य और चंद्रमा (पृथ्वी के संबंध में) के लिए उपयुक्त औसत मान डालने पर, सूर्य का औसत ठोस कोण 6.794×10<sup>−5</sup> स्टेरेडियन और चंद्रमा का औसत ठोस कोण 6.418×10<sup>−5</sup> स्टेरेडियन होता है। कुल खगोलीय क्षेत्र के संदर्भ में, सूर्य और चंद्रमा क्रमशः 0.0005406% ({{val|5.406|u=[[part per million|पीपीएम]]}}) और 0.0005107% (5.107 पीपीएम) के औसत भिन्नात्मक क्षेत्रों को घटाते हैं। चूँकि ये ठोस कोण लगभग समान आकार के होते हैं, ग्रहण के दौरान पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी के आधार पर चंद्रमा पूर्ण और कुंडलाकार दोनों तरह के सौर ग्रहण का कारण बन सकता है।


== मनमाने आयामों में ठोस कोण ==
== यादृच्छिक आयामों में ठोस कोण ==
पूर्ण द्वारा अंतरित ठोस कोण ({{mvar|d − 1}})-यूक्लिडियन अंतरिक्ष में इकाई क्षेत्र की आयामी गोलाकार सतह |{{math|''d''}}-आयामी यूक्लिडियन स्थान को किसी भी संख्या में आयामों में परिभाषित किया जा सकता है {{math|''d''}}. गोलाकार समरूपता के साथ गणना में अक्सर इस ठोस कोण कारक की आवश्यकता होती है। यह सूत्र द्वारा दिया गया है
{{math|''d''}} -आयामी यूक्लिडियन समष्टि में यूनिट स्फीयर की पूर्ण ({{mvar|d − 1}})-आयामी गोलाकार सतह द्वारा अंतरित ठोस कोण को किसी भी आयाम ''d'' में परिभाषित किया जा सकता है। गोलाकार समरूपता के साथ गणना में अधिकांशतः इस ठोस कोण कारक की आवश्यकता होती है। यह सूत्र द्वारा दिया गया है
<math display="block">\Omega_{d} = \frac{2\pi^\frac{d}{2}}{\Gamma\left(\frac{d}{2}\right)}, </math>
<math display="block">\Omega_{d} = \frac{2\pi^\frac{d}{2}}{\Gamma\left(\frac{d}{2}\right)}, </math>
कहां {{math|Γ}} [[ गामा समारोह ]] है। कब {{math|''d''}} एक पूर्णांक है, गामा फ़ंक्शन की स्पष्ट रूप से गणना की जा सकती है।<ref>{{cite journal| last = Jackson| first = FM| year = 1993| title = Polytopes in Euclidean n-space| journal = Bulletin of the Institute of Mathematics and Its Applications| volume = 29| issue = 11/12| pages = 172–174| url = https://www.researchgate.net/publication/265585180}}</ref> यह इस प्रकार है कि
जहां {{math|Γ}} [[ गामा समारोह |गामा]] फलन है। जब {{math|''d''}} पूर्णांक होता है, तो गामा फलन की स्पष्ट रूप से गणना की जा सकती है।<ref>{{cite journal| last = Jackson| first = FM| year = 1993| title = Polytopes in Euclidean n-space| journal = Bulletin of the Institute of Mathematics and Its Applications| volume = 29| issue = 11/12| pages = 172–174| url = https://www.researchgate.net/publication/265585180}}</ref> यह इस प्रकार है कि
<math display="block">
<math display="block">
   \Omega_{d} = \begin{cases}
   \Omega_{d} = \begin{cases}
Line 167: Line 161:
   \end{cases}
   \end{cases}
</math>
</math>
यह 4 के अपेक्षित परिणाम देता है{{pi}} क्षेत्रफल की सतह से घिरे 3D गोले के लिए स्टेरेडियन {{math|''r''<sup>2</sup>}} और 2{{pi}} लंबाई की परिधि से घिरे 2D वृत्त के लिए रेडियन {{math|2π''r''}}. यह 1डी मामले के लिए थोड़ा कम स्पष्ट 2 भी देता है, जिसमें मूल-केंद्रित 1डी क्षेत्र अंतराल है {{closed-closed|−''r'', ''r''}} और यह दो सीमित बिंदुओं से घिरा है।
यह {{math|4π''r''<sup>2</sup>}} क्षेत्रफल की सतह से घिरे 3D गोले के लिए 4{{pi}} स्टेरेडियन और {{math|''r''}} लंबाई की परिधि से घिरे 2D वृत्त के लिए 2{{pi}} रेडियन के अपेक्षित परिणाम देता है। यह 1D मामले के लिए थोड़ा कम स्पष्ट 2 भी देता है, जिसमें मूल-केंद्रित 1D "गोला" अंतराल {{closed-closed|−''r'', ''r''}} है और यह दो सीमित बिंदुओं से घिरा है।


मनमाना आयाम में सदिश सूत्र का समकक्ष एओमोटो द्वारा प्राप्त किया गया था<ref>{{cite journal|first=Kazuhiko| last=Aomoto| title=Analytic structure of Schläfli function| journal=Nagoya Math. J.| volume=68| year=1977| pages=1–16| doi=10.1017/s0027763000017839| doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal| last1=Beck|first1=M.|last2=Robins|first2=S.|last3=Sam|first3=S. V. |year=2010 |title=Positivity theorems for solid-angle polynomials |journal=Contributions to Algebra and Geometry |volume=51|issue=2| pages=493–507 |arxiv=0906.4031 |bibcode=2009arXiv0906.4031B}}</ref>
यादृच्छिक में सदिश सूत्र का प्रतिरूप एओमोटो<ref>{{cite journal|first=Kazuhiko| last=Aomoto| title=Analytic structure of Schläfli function| journal=Nagoya Math. J.| volume=68| year=1977| pages=1–16| doi=10.1017/s0027763000017839| doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal| last1=Beck|first1=M.|last2=Robins|first2=S.|last3=Sam|first3=S. V. |year=2010 |title=Positivity theorems for solid-angle polynomials |journal=Contributions to Algebra and Geometry |volume=51|issue=2| pages=493–507 |arxiv=0906.4031 |bibcode=2009arXiv0906.4031B}}</ref>और रिबांडो द्वारा स्वतंत्र रूप से प्राप्त किया गया था।<ref>{{cite journal| journal=Discrete & Computational Geometry| volume=36| issue=3| pages=479–487| year=2006| title= Measuring Solid Angles Beyond Dimension Three| first=Jason M.| last=Ribando| doi=10.1007/s00454-006-1253-4| doi-access=free}}</ref> यह उन्हें अनंत बहुभिन्नरूपी टेलर श्रृंखला के रूप में व्यक्त करता है:
और स्वतंत्र रूप से रिबांडो द्वारा।<ref>{{cite journal| journal=Discrete & Computational Geometry| volume=36| issue=3| pages=479–487| year=2006| title= Measuring Solid Angles Beyond Dimension Three| first=Jason M.| last=Ribando| doi=10.1007/s00454-006-1253-4| doi-access=free}}</ref> यह उन्हें अनंत बहुभिन्नरूपी टेलर श्रृंखला के रूप में व्यक्त करता है:
<math display="block">\Omega = \Omega_d \frac{\left|\det(V)\right|}{(4\pi)^{d/2}} \sum_{\vec a\in \N_0^{\binom {d}{2}}}
<math display="block">\Omega = \Omega_d \frac{\left|\det(V)\right|}{(4\pi)^{d/2}} \sum_{\vec a\in \N_0^{\binom {d}{2}}}
   \left [
   \left [
Line 176: Line 169:
     \right ] \vec \alpha^{\vec a}.
     \right ] \vec \alpha^{\vec a}.
  </math>
  </math>
दिया गया {{mvar|d}} यूनिट वैक्टर <math>\vec{v}_i</math> कोण को परिभाषित करना, चलो {{mvar|V}} उनके संयोजन से गठित मैट्रिक्स को निरूपित करें {{mvar|i}}वां स्तंभ है <math>\vec{v}_i</math>, और <math>\alpha_{ij} = \vec{v}_i\cdot\vec{v}_j = \alpha_{ji}, \alpha_{ii}=1</math>. चर <math>\alpha_{ij},1 \le i < j \le d</math> एक बहुभिन्नरूपी बनाओ <math>\vec \alpha = (\alpha_{12},\dotsc , \alpha_{1d}, \alpha_{23}, \dotsc, \alpha_{d-1,d}) \in \R^{\binom{d}{2}}</math>. एक सर्वांगसम पूर्णांक मल्टीएक्सपोनेंट के लिए <math>\vec a=(a_{12}, \dotsc, a_{1d}, a_{23}, \dotsc , a_{d-1,d}) \in \N_0^{\binom{d}{2}}, </math> परिभाषित करना <math display="inline">\vec \alpha^{\vec a}=\prod \alpha_{ij}^{a_{ij}}</math>. ध्यान दें कि यहाँ <math>\N_0</math> = गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, या 0 से शुरू होने वाली प्राकृतिक संख्याएँ। अंकन <math>\alpha_{ji}</math> के लिए <math>j > i</math> चर का अर्थ है <math>\alpha_{ij}</math>, इसी तरह एक्सपोनेंट्स के लिए <math>a_{ji}</math>.
दिया गया {{mvar|d}} यूनिट सदिश <math>\vec{v}_i</math> कोण को परिभाषित करते हुए, {{mvar|V}} को उनके संयोजन से बनने वाले मैट्रिक्स को निरूपित करते हैं, इसलिए {{mvar|i}}वां स्तंभ है <math>\vec{v}_i</math>, और <math>\alpha_{ij} = \vec{v}_i\cdot\vec{v}_j = \alpha_{ji}, \alpha_{ii}=1</math>. चर <math>\alpha_{ij},1 \le i < j \le d</math> बहुभिन्नरूपी बनाओ  
इसलिए, शब्द <math display="inline">\sum_{m \ne l} a_{lm}</math> का अर्थ है सभी पदों का योग <math>\vec a</math> जिसमें l या तो पहली या दूसरी अनुक्रमणिका के रूप में प्रकट होता है।
 
जहाँ यह श्रृंखला अभिसरण करती है, यह सदिशों द्वारा परिभाषित ठोस कोण में परिवर्तित हो जाती है।
<math>\vec \alpha = (\alpha_{12},\dotsc , \alpha_{1d}, \alpha_{23}, \dotsc, \alpha_{d-1,d}) \in \R^{\binom{d}{2}}</math> सर्वांगसम पूर्णांक मल्टीएक्सपोनेंट के लिए <math>\vec a=(a_{12}, \dotsc, a_{1d}, a_{23}, \dotsc , a_{d-1,d}) \in \N_0^{\binom{d}{2}}, </math> परिभाषित करना <math display="inline">\vec \alpha^{\vec a}=\prod \alpha_{ij}^{a_{ij}}</math>
 
ध्यान दें कि यहाँ <math>\N_0</math> = गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, या 0 से शुरू होने वाली प्राकृतिक संख्याएँ। अंकन <math>\alpha_{ji}</math> के लिए <math>j > i</math> चर का अर्थ है <math>\alpha_{ij}</math>, इसी तरह घातांक के लिए <math>a_{ji}</math>.
 
इसलिए, शब्द <math display="inline">\sum_{m \ne l} a_{lm}</math> का अर्थ है सभी पदों का योग <math>\vec a</math> जिसमें या तो पहली या दूसरी अनुक्रमणिका के रूप में प्रकट होता है। जहाँ यह श्रृंखला अभिसरण करती है, यह सदिशों द्वारा परिभाषित ठोस कोण में परिवर्तित हो जाती है।


== संदर्भ ==
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== बाहरी कड़ियाँ ==
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*[https://www.academia.edu/8747694/HCRs_Theory_of_Polygon_solid_angle_subtended_by_any_polygonal_plane_at_any_point_in_the_space_ HCR's Theory of Polygon(solid angle subtended by any polygon)] from [[Academia.edu]]
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Latest revision as of 17:29, 25 August 2023

ठोस कोण
सामान्य प्रतीक
Ω
Si   इकाईस्टेरेडियन
अन्य इकाइयां
वर्ग डिग्री
SI आधार इकाइयाँ मेंएम2/एम2
संरक्षित?नहीं
अन्य मात्राओं से
व्युत्पत्तियां
आयामScript error: The module returned a nil value. It is supposed to return an export table.

ज्यामिति में, ठोस कोण(प्रतीक: Ω)किसी विशेष बिंदु से दृष्टि क्षेत्र की मात्रा का माप है जो किसी दिए गए पिंडको कवर करता है। अर्थात्, यह एक उपाय है कि उस बिंदु से देखने वाले पर्यवेक्षक को पिंडकितनी बड़ी दिखाई देती है। जिस बिंदु से पिंडको देखा जाता है उसे ठोस कोण का शीर्ष कहा जाता है, और कहा जाता है कि पिंडउस बिंदु पर अपना ठोस कोण बनाती है।

अन्तरराष्ट्रीय मात्रक प्रणाली(एसआई) में, एक ठोस कोण को विमाहीन संख्या इकाई में व्यक्त किया जाता है जिसे स्टेरेडियन (प्रतीक: sr) कहा जाता है। स्टेरेडियन शीर्ष के चारों ओर इकाई क्षेत्र पर इकाई वृत्त से मेल खाता है, इसलिए पिंडजो शीर्ष से सभी अर्धरखा को अवरुद्ध करती है, इकाई क्षेत्र के कुल सतह क्षेत्र के बराबर स्टेरेडियन की संख्या को कवर करेगी। ठोस कोणों को डिग्री, मिनट और सेकंड जैसे कोणीय उपायों के वर्गों में भी मापा जा सकता है।

पास की छोटी पिंडदूर की बड़ी पिंडके समान ठोस कोण अंतरित कर सकती है। उदाहरण के लिए, हालाँकि चंद्रमा सूर्य से बहुत छोटा है, यह पृथ्वी के बहुत करीब भी है। दरअसल, जैसा कि पृथ्वी पर किसी भी बिंदु से देखा जाता है, दोनों वस्तुओं में लगभग समान ठोस कोण और स्पष्ट आकार होता है। यह सूर्य ग्रहण के दौरान स्पष्ट होता है।

परिभाषा और गुण

स्टेरेडियन में पिंडका ठोस कोण इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि पिंडको कवर करता है। स्टेरेडियन में इकाई क्षेत्र के खंड का क्षेत्रफल देना रेडियन में इकाई वृत्त के चाप की लंबाई देने के समान है। जिस प्रकार रेडियन में समतलीय कोण एक चाप की लंबाई और उसकी त्रिज्या का अनुपात होता है, उसी तरह स्टेरेडियन में ठोस कोण किसी पिंडद्वारा किसी गोले पर आच्छादित क्षेत्रफल का अनुपात उक्त त्रिज्या के वर्ग वृत्त द्वारा दिए गए क्षेत्रफल से होता है। सूत्र है

जहाँ A गोलाकार सतह क्षेत्र है और r विचारित गोले की त्रिज्या है।

ठोस कोण अधिकांशतः खगोल शास्त्र, भौतिकी और विशेष रूप से खगोल भौतिकी में उपयोग किए जाते हैं। किसी पिंडका ठोस कोण जो बहुत दूर है, क्षेत्रफल से वर्ग दूरी के अनुपात के अनुपात में होता है। यहाँ क्षेत्र का अर्थ पिंडका वह क्षेत्र है जब उसे देखने की दिशा में प्रक्षेपित किया जाता है।

File:Solid Angle, 1 Steradian.svg
एक गोले पर कोई भी क्षेत्र जो इसके त्रिज्या के वर्ग के क्षेत्रफल के बराबर है, जब इसके केंद्र से देखा जाता है, तो ठीक एक स्टेरेडियन अंतरित होता है।

गोले का ठोस कोण इसके आंतरिक भाग में किसी भी बिंदु 4π sr से मापा जाता है, और घन के केंद्र पर उसके फलक द्वारा अंतरित ठोस कोण उसका एक-छठा है, या 2π/3 sr है। ठोस कोणों को वर्ग डिग्री में भी मापा जा सकता है (1 sr = (180/π)2 वर्ग डिग्री), वर्ग मिनट और वर्ग सेकंड में, या गोले के अंशों में (1 sr = 1/4π आंशिक क्षेत्र), जिसे स्पैट (इकाई) (1 sp = 4π sr) के रूप में भी जाना जाता है।

गोलीय निर्देशांक में अवकल के लिए एक सूत्र है,

जहां θ अक्षांश (उत्तरी ध्रुव से कोण) है और φ देशांतर है।

यादृच्छिक उन्मुख सतह S के लिए बिंदु P पर अंतरित ठोस कोण सतह S के केंद्र P, के साथ इकाई क्षेत्र के प्रक्षेपण के ठोस कोण के बराबर है, जिसकी गणना सतह समाकलन के रूप में की जा सकती है:

जहां के अनुरूप इकाई सदिश है , बिंदु P के संबंध में सतह dS के अतिसूक्ष्म क्षेत्र की स्थिति सदिश और जहाँ , dS को इकाई सामान्य सदिश का प्रतिनिधित्व करता है। यहां तक ​​कि यदि इकाई क्षेत्र पर सतह S पर प्रक्षेपण समरूपी नहीं है, तो अदिश गुणनफल है।

इस प्रकार कोई भी छोटे से पहलू द्वारा अंतरित ठोस कोण का अनुमान लगा सकता है जिसमें सपाट सतह क्षेत्र dS, अभिविन्यास , दर्शक से r दूरी इस प्रकार है:

जहां गोले का सतह क्षेत्र A = 4πr2 है।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

सामान्य वस्तुओं के लिए ठोस कोण

शंकु, गोलाकार कैप, गोलार्ध

File:Steradian cone and cap.svg
एक गोले के अंदर शंकु (1) और गोलाकार कैप (2) का खंड। इस आंकड़े में θ = A/2 और r = 1.

ठोस कोण के शीर्ष पर शंकु (ज्यामिति) का ठोस कोण, और शीर्ष (ज्यामिति) कोण 2θ के साथ, इकाई गोले पर गोलाकार कैप का क्षेत्रफल है

छोटे θ के लिए जैसे कि cos θ ≈ 1 − θ2/2 यह πθ2, वृत्त का क्षेत्रफल कम हो जाता है।

उपरोक्त गोलाकार निर्देशांक में इकाई सतह तत्व का उपयोग करके निम्नलिखित दोहरा समाकलन की गणना करके पाया जाता है:

यह सूत्र बिना कलन के भी निकाला जा सकता है। 2200 साल पहले आर्किमिडीज ने सिद्ध किया कि गोलाकार कैप का सतह क्षेत्र हमेशा वृत्त के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जिसकी त्रिज्या गोलाकार कैप के रिम से उस बिंदु तक की दूरी के बराबर होती है, जहां कैप की समरूपता की अक्ष कैप को काटती है।[1] आरेख में इस त्रिज्या के रूप में दिया गया है

अतः इकाई गोले के लिए गोलाकार कैप का ठोस कोण इस प्रकार दिया जाता है

जब θ = π/2, , गोलीय कैप 2π ठोस कोण वाला अर्धगोला बन जाती है।

शंकु के पूरक का ठोस कोण है

यह खगोलीय गोले के उस भाग का ठोस कोण भी है जिसे अक्षांश θ पर स्थित खगोलीय प्रेक्षक पृथ्वी के घूर्णन के रूप में देख सकता है। भूमध्य रेखा पर सभी खगोलीय गोले दिखाई देते हैं, किसी भी ध्रुव पर, केवल आधा।

शंकु के अक्ष से कोण γ पर समतल द्वारा काटे गए गोलाकार कैप के खंड द्वारा अंतरित ठोस कोण और शंकु के शीर्ष से गुजरते हुए सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है[2]

उदाहरण के लिए, यदि γ = −θ, तो सूत्र उपरोक्त गोलाकार कैप सूत्र में कम हो जाता है: पहला शब्द π,बन जाता है, और दूसरा π cos θ बन जाता है।

चतुर्पाश्वीय

बता दें कि OABC चतुष्फलक का शीर्ष है जिसकी उत्पत्ति O पर है और त्रिकोणीय फलक ABC द्वारा अंतरित है, जहां शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं। शीर्ष कोण θa परिभाषित करें कोण BOC होना और तदनुसार θb, θc को परिभाषित करना। मान लीजिए कि उन समतलों के बीच द्वितल कोण हैं जिनमें चतुष्फलकीय फलक OAC और OBC होते हैं और , को परिभाषित करते हैं। त्रिकोणीय सतह ABC द्वारा अंतरित ठोस कोण Ω द्वारा दिया गया है

यह गोलाकार आधिक्य के सिद्धांत से अनुसरण करता है और यह इस तथ्य की ओर जाता है कि प्रमेय के अनुरूप प्रमेय है कि "प्लैनर त्रिकोण के आंतरिक कोणों का योग π, के बराबर है", के चार आंतरिक ठोस कोणों के योग के लिए चतुष्फलक इस प्रकार है:

जहां चतुष्फलकीय फलक OAB, OAC, OBC और ABC वाले किन्हीं भी दो तलों के बीच सभी छह द्वितल कोणों की श्रेणी में होते हैं।[3]

मूल O पर चतुष्फलक के ठोस कोण की गणना के लिए उपयोगी सूत्र जो विशुद्ध रूप से शीर्ष कोणों θa, θb, θc का फलन है, ल'हुइलियर के प्रमेय द्वारा दिया गया है[4][5] जैसा

जहां
एक सूत्र में 3 आयामी समष्टि में शिखरों को सदिश के रूप में व्यक्त करना सम्मलित है। मान लीजिए शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं, और a, b, और c प्रत्येक सदिश (मूल-बिंदु दूरी) का परिमाण हैं। त्रिकोणीय सतह ABC द्वारा अंतरित ठोस कोण Ω है:[6][7]

जहां
तीन सदिश के त्रिक गुणनफल को दर्शाता है और अदिश गुणनफल को दर्शाता है।

ऋणात्मक या गलत ठोस कोणों से बचने के लिए यहां सावधानी बरतनी चाहिए। संभावित त्रुटियों का स्रोत यह है कि अदिश त्रिक गुणनफल ऋणात्मक हो सकता है यदि a, b, c गलत निर्धारक है। कम्प्यूटिंग एक पर्याप्त समाधान है क्योंकि समीकरण का कोई अन्य भाग आवलन पर निर्भर नहीं करता है। दूसरा नुकसान तब होता है जब अदिश त्रिक गुणनफल धनात्मक होता है लेकिन विभाजक ऋणात्मक होता है। इस मामले में ऋणात्मक मान देता है जिसे π से बढ़ाया जाना चाहिए।

पिरामिड

शीर्ष कोण a और b (पिरामिड के विपरीत दिशा के चेहरों को मापा गया द्वितल कोण) के साथ चार-तरफा समकोणीय पिरामिड (ज्यामिति) का ठोस कोण है

यदि पिरामिड के आधार की दोनों ओर की लंबाई (α और β) और आधार आयत के केंद्र से पिरामिड के शीर्ष (गोले का केंद्र) तक की दूरी (d) ज्ञात हो, तो उपरोक्त समीकरण हो सकता है देने के लिए हेरफेर किया जाना

समकोण n-गोनल पिरामिड का ठोस कोण, जहाँ पिरामिड का आधार परिवृत्त r का एक नियमित n पक्षीय बहुभुज है, एक पिरामिड ऊँचाई h के साथ है

किनारों {s1, s2}, ... sn का प्रतिनिधित्व करने वाले इकाई सदिश के अनुक्रम द्वारा परिभाषित n पक्षीय आधार के साथ यादृच्छिक पिरामिड का ठोस कोण कुशलता से गणना की जा सकती है:[2]

जहाँ कोष्ठक (* *) अदिश गुणनफल है और वर्गाकार कोष्ठक [* * *] त्रिगुणात्मक गुणनफल है, और i काल्पनिक इकाई है। सूचकांकों का चक्रण किया जाता है: s0 = sn और s1 = sn + 1। जटिल गुणनफल बहुभुज के प्रत्येक शीर्ष कोण से जुड़े चरण को जोड़ते हैं। चूंकि, का गुणक के ब्रांच कट में खो गया है और इसे अलग से मार्ग किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, जटिल चरणों के चलने वाले गुणनफल को लगभग समांतर खंडों की सीमा में अधः प्रवाह से बचने के लिए कभी-कभी बढ़ाया जाना चाहिए।

अक्षांश-देशांतर आयत

ग्लोब पर अक्षांश-देशांतर आयत का ठोस कोण होता है

जहाँ φN और φS अक्षांश उत्तर और दक्षिण रेखाएँ हैं (भूमध्य रेखा से रेडियन में उत्तर की ओर बढ़ते कोण के साथ मापा जाता है), और θE और θW देशांतर की पूर्व और पश्चिम रेखाएँ हैं (जहाँ रेडियन में कोण पूर्व की ओर बढ़ता है)।[8] गणितीय रूप से, यह कोण ϕNϕS के चाप का प्रतिनिधित्व करता है जो θEθWरेडियन द्वारा गोले के चारों ओर घूमता है। जब देशांतर 2π रेडियन तक फैला होता है और अक्षांश π रेडियन तक फैला होता है, तो ठोस कोण गोले का होता है।

अक्षांश-देशांतर आयत को आयताकार पिरामिड के ठोस कोण से भ्रमित नहीं होना चाहिए। आयताकार पिरामिड के सभी चार पक्ष बड़े वृत्त चाप में गोले की सतह को काटते हैं। अक्षांश-देशांतर आयत के साथ, देशांतर की केवल रेखाएँ ही वृहत वृत्त चाप होती हैं, अक्षांश रेखाएँ नहीं हैं।

खगोलीय पिंड

कोणीय व्यास की परिभाषा का उपयोग करके, खगोलीय पिंड के ठोस कोण के सूत्र को पिंड की त्रिज्या, , और प्रेक्षक से पिंड की दूरी के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है।, :

सूर्य और चंद्रमा (पृथ्वी के संबंध में) के लिए उपयुक्त औसत मान डालने पर, सूर्य का औसत ठोस कोण 6.794×10−5 स्टेरेडियन और चंद्रमा का औसत ठोस कोण 6.418×10−5 स्टेरेडियन होता है। कुल खगोलीय क्षेत्र के संदर्भ में, सूर्य और चंद्रमा क्रमशः 0.0005406% (5.406 पीपीएम) और 0.0005107% (5.107 पीपीएम) के औसत भिन्नात्मक क्षेत्रों को घटाते हैं। चूँकि ये ठोस कोण लगभग समान आकार के होते हैं, ग्रहण के दौरान पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी के आधार पर चंद्रमा पूर्ण और कुंडलाकार दोनों तरह के सौर ग्रहण का कारण बन सकता है।

यादृच्छिक आयामों में ठोस कोण

d -आयामी यूक्लिडियन समष्टि में यूनिट स्फीयर की पूर्ण (d − 1)-आयामी गोलाकार सतह द्वारा अंतरित ठोस कोण को किसी भी आयाम d में परिभाषित किया जा सकता है। गोलाकार समरूपता के साथ गणना में अधिकांशतः इस ठोस कोण कारक की आवश्यकता होती है। यह सूत्र द्वारा दिया गया है

जहां Γ गामा फलन है। जब d पूर्णांक होता है, तो गामा फलन की स्पष्ट रूप से गणना की जा सकती है।[9] यह इस प्रकार है कि
यह r2 क्षेत्रफल की सतह से घिरे 3D गोले के लिए 4π स्टेरेडियन और r लंबाई की परिधि से घिरे 2D वृत्त के लिए 2π रेडियन के अपेक्षित परिणाम देता है। यह 1D मामले के लिए थोड़ा कम स्पष्ट 2 भी देता है, जिसमें मूल-केंद्रित 1D "गोला" अंतराल [−r, r] है और यह दो सीमित बिंदुओं से घिरा है।

यादृच्छिक में सदिश सूत्र का प्रतिरूप एओमोटो[10][11]और रिबांडो द्वारा स्वतंत्र रूप से प्राप्त किया गया था।[12] यह उन्हें अनंत बहुभिन्नरूपी टेलर श्रृंखला के रूप में व्यक्त करता है:

दिया गया d यूनिट सदिश कोण को परिभाषित करते हुए, V को उनके संयोजन से बनने वाले मैट्रिक्स को निरूपित करते हैं, इसलिए iवां स्तंभ है , और . चर बहुभिन्नरूपी बनाओ

सर्वांगसम पूर्णांक मल्टीएक्सपोनेंट के लिए परिभाषित करना

ध्यान दें कि यहाँ = गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, या 0 से शुरू होने वाली प्राकृतिक संख्याएँ। अंकन के लिए चर का अर्थ है , इसी तरह घातांक के लिए .

इसलिए, शब्द का अर्थ है सभी पदों का योग जिसमें या तो पहली या दूसरी अनुक्रमणिका के रूप में प्रकट होता है। जहाँ यह श्रृंखला अभिसरण करती है, यह सदिशों द्वारा परिभाषित ठोस कोण में परिवर्तित हो जाती है।

संदर्भ

  1. "Archimedes on Spheres and Cylinders". Math Pages. 2015.
  2. 2.0 2.1 Mazonka, Oleg (2012). "Solid Angle of Conical Surfaces, Polyhedral Cones, and Intersecting Spherical Caps". arXiv:1205.1396 [math.MG].
  3. Hopf, Heinz (1940). "Selected Chapters of Geometry" (PDF). ETH Zurich: 1–2. Archived (PDF) from the original on 2018-09-21.
  4. "L'Huilier's Theorem – from Wolfram MathWorld". Mathworld.wolfram.com. 2015-10-19. Retrieved 2015-10-19.
  5. "Spherical Excess – from Wolfram MathWorld". Mathworld.wolfram.com. 2015-10-19. Retrieved 2015-10-19.
  6. Eriksson, Folke (1990). "On the measure of solid angles". Math. Mag. 63 (3): 184–187. doi:10.2307/2691141. JSTOR 2691141.
  7. Van Oosterom, A; Strackee, J (1983). "The Solid Angle of a Plane Triangle". IEEE Trans. Biomed. Eng. BME-30 (2): 125–126. doi:10.1109/TBME.1983.325207. PMID 6832789. S2CID 22669644.
  8. "Area of a Latitude-Longitude Rectangle". The Math Forum @ Drexel. 2003.
  9. Jackson, FM (1993). "Polytopes in Euclidean n-space". Bulletin of the Institute of Mathematics and Its Applications. 29 (11/12): 172–174.
  10. Aomoto, Kazuhiko (1977). "Analytic structure of Schläfli function". Nagoya Math. J. 68: 1–16. doi:10.1017/s0027763000017839.
  11. Beck, M.; Robins, S.; Sam, S. V. (2010). "Positivity theorems for solid-angle polynomials". Contributions to Algebra and Geometry. 51 (2): 493–507. arXiv:0906.4031. Bibcode:2009arXiv0906.4031B.
  12. Ribando, Jason M. (2006). "Measuring Solid Angles Beyond Dimension Three". Discrete & Computational Geometry. 36 (3): 479–487. doi:10.1007/s00454-006-1253-4.


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