速度轉換器
從步行速度到光速：掌握速度與速率
公路運輸、航空、航海、科學和航太領域速度單位的清晰地圖。了解馬赫數的工作原理，如何自信地進行轉換，以及每種單位的最佳使用時機。
速度的基礎
距離除以時間
速度量化了位置變化的速度：v = 距離/時間。
速率包含方向；日常用法通常說“速度”。
- SI基本單位：m/s
- 常用顯示：km/h, mph
- 海上和空中使用節
馬赫數和飛行狀態
馬赫數比較的是速度與當地聲速（隨溫度/高度變化）。
飛行狀態（亞音速→高超音速）指導著飛機設計和性能。
- 亞音速：Ma < 0.8
- 跨音速：≈ 0.8–1.2
- 超音速：> 1.2；高超音速：> 5
航海慣例
導航使用海里（1,852米）和節（1海里/小時）。
距離和速度與緯度/經度對齊，以便於海圖作業。
- 1節 = 1.852 km/h
- 海里與地球幾何形狀相關聯
- 節是海事和航空領域的標準
- 透過m/s轉換以確保清晰和準確
- 馬赫數取決於溫度/高度（當地聲速）
- 在海上/空中使用節；在公路上使用mph或km/h
為什麼馬赫數會變化
溫度和高度
馬赫數使用當地聲速a，它取決於氣溫。
在更高的高度（更冷的空氣），a更低，所以相同的m/s對應更高的馬赫數。
- 海平面（約15°C）：a ≈ 340 m/s
- 11公里（-56.5°C）：a ≈ 295 m/s
- 相同真實空速→在更高高度有更高馬赫數
經驗法則
馬赫數 = 真實空速 / a。引用馬赫數時務必指明條件。
- TAS：真實空速
- a：當地聲速（取決於溫度）
快速參考
常見路標
典型速度限制（因國家而異）：
- 市區：30–60 km/h（20–40 mph）
- 郊區：80–100 km/h（50–62 mph）
- 高速公路：100–130 km/h（62–81 mph）
空速與地速
風會改變地速，但不會改變指示空速。
- 逆風降低地速；順風增加地速
- IAS用於飛機性能
- 節（kt）在報告中很常見
各單位適用場景
公路與運輸
路標使用km/h（大多數國家）或mph（美國/英國）。
- km/h在全球佔主導地位
- mph在美國/英國很常見
- m/s在工程領域更受青睞
航空
飛行員使用節和馬赫數；地速可能以節或km/h為單位。
- 指示空速與真實空速
- 馬赫數用於高空
- 節是標準報告單位
海事
航海使用節表示速度，海里表示距離。
- 1節 = 1海里/小時
- 水流和風影響對地速度
科學與太空
物理學和航太使用m/s；參考值包括聲速和光速。
- c = 299,792,458 m/s
- 軌道速度隨高度變化
- 超音速/高超音速狀態
速度狀態（空氣，海平面近似值）
| 狀態 | 馬赫範圍 | 典型情境 |
|---|---|---|
| 亞音速 | < 0.8 | 客機、通用航空巡航（經濟） |
| 跨音速 | ≈ 0.8 – 1.2 | 阻力急劇上升區域；高亞音速噴射機 |
| 超音速 | > 1.2 | 協和飛機、超音速戰鬥機 |
| 高超音速 | > 5 | 再入飛行器、實驗性飛行器 |
公路與運輸應用
汽車速度測量在不同地區標準下平衡了法律要求、安全性和性能測試。
- **全球速度限制：** 市區30–60 km/h（20–37 mph）；高速公路80–130 km/h（50–81 mph）；德國的高速公路有不限速路段
- **性能基準：** 0–100 km/h（0–60 mph）加速是行業標準；超級跑車在3秒內完成
- **速度執法：** 雷達槍使用都卜勒效應測量速度；典型精度為±2 km/h（±1 mph）
- **GPS速度計：** 比機械速度計更精確（後者可能為安全邊際而讀高5–10%）
- **賽道：** F1賽車達到370 km/h（230 mph）；最高速度受阻力與下壓力權衡的限制
- **電動汽車：** 即時扭矩使其0–100 km/h加速比同類內燃機汽車更快，儘管最高速度通常較低
航空與航太應用
飛機速度測量區分指示空速（IAS）、真實空速（TAS）和地速（GS）——對安全和導航至關重要。
- **IAS（指示空速）：** 飛行員看到的讀數；基於動壓。用於飛機性能限制（失速速度、最大速度）
- **TAS（真實空速）：** 飛機在空氣中的實際速度；因空氣密度較低，高空時TAS高於IAS。TAS = IAS × √(ρ₀/ρ)
- **地速（GS）：** 飛機相對於地面的速度；TAS±風速。順風增加GS；逆風減少GS。對導航和燃油規劃至關重要
- **馬赫數：** 飛機性能在Ma=1附近（跨音速區）發生劇烈變化；形成激波，阻力急劇增加
- **客機巡航：** 通常為馬赫0.78–0.85（最佳燃油效率）；在巡航高度相當於約850–900 km/h（530–560 mph）
- **軍用噴射機：** F-15最高速度馬赫2.5+（2,655 km/h / 1,650 mph）；SR-71“黑鳥”保持著馬赫3.3（3,540 km/h / 2,200 mph）的記錄
- **再入速度：** 太空梭以馬赫25（8,000 m/s, 28,000 km/h, 17,500 mph）的速度進入大氣層——極端加熱需要熱防護
海事與航海導航
海事速度測量使用節和海里——這些單位直接與地球幾何形狀相關，便於無縫海圖導航。
- **為什麼是海里？** 1海里=1緯度分=1,852米（1929年國際協定）。這使得海圖作業直觀易懂
- **節的起源：** 水手使用帶有規律間隔繩結的“測程索”。在固定時間內經過船尾的繩結數量=以節為單位的速度
- **船舶速度：** 貨櫃船巡航速度為20–25節（37–46 km/h）；遊輪為18–22節；最快的客輪（SS United States）達到38.32節（71 km/h）
- **洋流影響：** 灣流以2–5節向東流動；船舶利用或避開洋流以節省燃料和時間
- **推算航法：** 透過追蹤速度和航向隨時間變化進行導航。準確性取決於精確的速度測量和洋流補償
- **對水速度與對地速度：** GPS提供對地速度；測程儀測量對水速度。兩者之差揭示了洋流的強度/方向
科學與物理應用
科學測量使用m/s和定義物理狀態的參考速度——從分子運動到宇宙速度。
- **聲速（空氣，20°C）：** 343 m/s（1,235 km/h, 767 mph）。隨√T變化；每°C增加約0.6 m/s。用於定義馬赫數
- **聲速（水）：** 約1,480 m/s（5,330 km/h）——比空氣快4.3倍。聲納和潛艇探測依賴於此
- **聲速（鋼）：** 約5,960 m/s（21,460 km/h）——比空氣快17倍。超音波檢測用於探傷
- **逃逸速度（地球）：** 11.2 km/s（40,320 km/h, 25,000 mph）——在沒有推進力的情況下逃離地球引力的最低速度
- **軌道速度（近地軌道）：** 約7.8 km/s（28,000 km/h, 17,500 mph）——國際太空站的軌道速度；平衡引力與離心力
- **地球自轉：** 赤道以465 m/s（1,674 km/h, 1,040 mph）向東移動；向東發射的火箭利用此速度獲得加速
- **光速（c）：** 299,792,458 m/s（根據定義）。宇宙速度極限；任何有質量的物體都無法達到c。在相對論速度（>0.1c）下會發生時間膨脹
- **粒子加速器：** 大型強子對撞機將質子加速到0.9999999c（約299,792,455 m/s）——能量在接近c時急劇增加
歷史與文化中的速度單位
- **弗隆每兩週：** 一個幽默的單位=1弗隆（⅓英里）每14天≈0.000166 m/s（0.6米/小時）。用於物理學笑話和道格拉斯·亞當斯的作品中
- **里格每小時：** 中世紀旅行速度；1里格≈3英里（4.8公里），所以1里格/小時≈1.3 m/s（4.8 km/h）——典型的步行速度。出現在儒勒·凡爾納的小說中
- **羅馬步（passus）：** 羅馬里=1,000步（約1.48公里）。行軍的軍團每天行進20–30羅馬里（30–45公里/天，平均約1.5 m/s）
- **俄里每小時（俄羅斯）：** 1俄里=1.0668公里；在19世紀的俄羅斯使用。火車速度以俄里/小時為單位（《戰爭與和平》中有提及）
- **里每天（中國）：** 中國傳統里≈0.5公里；長途旅行以里/天為單位。絲綢之路上的商隊：30–50里/天（15–25公里/天）
- **海軍節（1954年前）：** 英國定義為6,080英尺/小時=1.85318 km/h（相對於現代的1.852 km/h）。微小的差異導致了導航錯誤；於1954年標準化
轉換如何工作
- m/s × 3.6 → km/h；m/s × 2.23694 → mph
- 為公路/航空報告合理四捨五入
- 在科學工作中使用有效數字
常用轉換
| 從 | 到 | 係數 | 範例 |
|---|---|---|---|
| km/h | m/s | × 0.27778 (÷ 3.6) | 90 km/h = 25 m/s |
| m/s | km/h | × 3.6 | 20 m/s = 72 km/h |
| mph | km/h | × 1.60934 | 60 mph ≈ 96.56 km/h |
| km/h | mph | × 0.621371 | 100 km/h ≈ 62.14 mph |
| 節 | km/h | × 1.852 | 20節 ≈ 37.04 km/h |
| ft/s | m/s | × 0.3048 | 100 ft/s ≈ 30.48 m/s |
快速範例
日常基準
| 事物 | 典型速度 | 備註 |
|---|---|---|
| 步行 | 4–6 km/h (1.1–1.7 m/s) | 悠閒步伐 |
| 跑步 | 10–15 km/h (2.8–4.2 m/s) | 休閒 |
| 騎行（城市） | 15–25 km/h | 通勤 |
| 城市交通 | 20–40 km/h | 高峰時段 |
| 高速公路 | 90–130 km/h | 因國家而異 |
| 高速鐵路 | 250–320 km/h | 現代線路 |
| 客機（巡航） | 800–900 km/h | 馬赫 ≈ 0.78–0.85 |
| 獵豹（衝刺） | 80–120 km/h | 短時爆發 |
驚人的速度事實
0–100與0–60
汽車加速性能通常以0–100 km/h或0–60 mph表示——它們幾乎是相同的基準。
為什麼是節？
“節”源於在一段時間內數繩子上的結——水手的早期速度計。
聲音會變
聲速不是恆定的——它在冷空氣中會下降，所以馬赫數隨高度變化。
閃電與光速
閃電的先導放電以約75,000 m/s（270,000 km/h）的速度傳播——快得驚人！但光速仍比它快4,000倍，達到300,000 km/s。這就是為什麼你先看到閃電後聽到雷聲：光幾乎瞬間到達，而聲音每公里需要約3秒。
弗隆每兩週
物理學家鍾愛的一個幽默單位：1弗隆（660英尺）每兩週（14天）= 0.000166 m/s = 0.6米/小時。以這個速度，你走1米需要100分鐘。非常適合測量大陸漂移（每年約1–10厘米）！
地球轉得比聲音快
地球赤道以465 m/s（1,674 km/h, 1,040 mph）的速度旋轉——比聲速還快！赤道上的人們在太空中以超音速移動卻毫無感覺。這就是為什麼火箭向東發射：可以免費獲得465 m/s的速度助推！
GPS衛星飛得快
GPS衛星以約3,900 m/s（14,000 km/h, 8,700 mph）的速度繞地球運行。在這個速度下，愛因斯坦的相對論很重要：它們的時鐘每天慢7微秒（速度時間膨脹），但每天快45微秒（引力時間膨脹，在較弱引力場中）。淨效應：每天快38微秒——為保證精確定位必須進行校正！
派克太陽探測器：最快的人造物體
派克太陽探測器在2024年最接近太陽時達到了163 km/s（586,800 km/h, 364,600 mph）的速度——快到可以在1分鐘內從紐約飛到東京！這相當於光速的0.05%。在未來的飛越中，它將達到200 km/s（720,000 km/h）。
記錄與極限
| 記錄 | 速度 | 備註 |
|---|---|---|
| 最快的人（尤塞恩·波特100米） | 約44.7 km/h（12.4 m/s） | 衝刺過程中的峰值速度 |
| 世界陸地速度記錄（ThrustSSC） | > 1,227 km/h | 超音速汽車（1997年） |
| 最快列車（測試） | 603 km/h | JR磁浮列車（日本） |
| 最快飛機（有人駕駛） | > 3,500 km/h | X‑15（火箭飛機） |
| 最快太空船（派克太陽探測器） | > 600,000 km/h | 近日點通過 |
速度測量簡史
- 1600年代海上使用帶結的測程索估算速度
- 1900年代汽車速度計變得普遍
- 1947首次超音速飛行（貝爾X‑1）
- 1969協和飛機首飛（超音速客機）
- 1997ThrustSSC在陸地上打破音障
專業提示
- 為你的受眾選擇單位：公路用km/h或mph；航空/海事用節；科學用m/s
- 透過m/s轉換以避免捨入誤差
- 引用馬赫數時需說明背景（高度/溫度）
- 為便於閱讀而合理四捨五入（例如，96.56 → 97 km/h）
單位目錄
公制 (SI)
| 單位 | 符號 | 米每秒 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 公里每小時 | km/h | 0.277778 | 路標和車輛規格。 |
| 米每秒 | m/s | 1 | SI速度基本單位；計算的理想選擇。 |
| 厘米每秒 | cm/s | 0.01 | 慢速流動和實驗室設置。 |
| 公里每秒 | km/s | 1,000 | 軌道/天文尺度。 |
| 微米每秒 | µm/s | 0.000001 | 微觀尺度運動（µm/s）。 |
| 毫米每秒 | mm/s | 0.001 | 精密運動和致動器。 |
英制 / US
| 單位 | 符號 | 米每秒 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 英尺每秒 | ft/s | 0.3048 | 彈道學、體育、工程。 |
| 英里每小時 | mph | 0.44704 | 美國/英國公路；汽車。 |
| 英尺每小時 | ft/h | 0.0000846667 | 非常緩慢的漂移/沉降。 |
| 英尺每分鐘 | ft/min | 0.00508 | 電梯、輸送帶。 |
| 英寸每分鐘 | in/min | 0.000423333 | 製造業進給率。 |
| 英寸每秒 | in/s | 0.0254 | 機械加工、小型機械裝置。 |
| 碼每小時 | yd/h | 0.000254 | 非常緩慢的運動。 |
| 碼每分鐘 | yd/min | 0.01524 | 低速輸送帶。 |
| 碼每秒 | yd/s | 0.9144 | 田徑計時；歷史。 |
航海
| 單位 | 符號 | 米每秒 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 節 | kn | 0.514444 | 1海里/小時；海事和航空標準。 |
| 海軍節 | adm kn | 0.514773 | 節的歷史英國定義。 |
| 海裡每小時 | nmi/h | 0.514444 | 節的正式表達。 |
| 海裡每秒 | nmi/s | 1,852 | 極快（理論情境）。 |
科學 / Physics
| 單位 | 符號 | 米每秒 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 馬赫 (海平面) | Ma | 340.29 | 馬赫（海平面常規值 ≈ 340.29 m/s）。 |
| 光速 | c | 3.00e+8 | 真空中的光速。 |
| 地球軌道速度 | v⊕ | 29,780 | 地球繞太陽公轉速度 ≈ 29.78 km/s。 |
| 第一宇宙速度 | v₁ | 7,900 | 第一宇宙速度（近地軌道） ≈ 7.9 km/s。 |
| 馬赫 (平流層) | Ma strat | 295.046 | 馬赫（約11公里高度平流層，-56.5°C）。 |
| 銀河系速度 | v MW | 552,000 | 銀河系運動 ≈ 552 km/s（CMB坐標系）。 |
| 第二宇宙速度 | v₂ | 11,200 | 第二宇宙速度（逃逸地球） ≈ 11.2 km/s。 |
| 太陽系速度 | v☉ | 220,000 | 太陽系運動 ≈ 220 km/s（銀河系）。 |
| 速度 (彈道學) | v | 1 | 彈道速度佔位符（無單位）。 |
| 空氣中的聲速 | sound | 343 | 空氣中的聲速 ≈ 343 m/s（20°C）。 |
| 鋼中的聲速 | sound steel | 5,960 | 鋼中的聲速 ≈ 5,960 m/s。 |
| 水中的聲速 | sound H₂O | 1,481 | 水中的聲速 ≈ 1,481 m/s（20°C）。 |
| 第三宇宙速度 | v₃ | 16,700 | 第三宇宙速度（逃逸太陽系） ≈ 16.7 km/s。 |
航空航天
| 單位 | 符號 | 米每秒 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 公里每分鐘 | km/min | 16.6667 | 高速航空/火箭技術。 |
| 馬赫 (高海拔) | Ma HA | 295.046 | 高空的馬赫數（較低的a）。 |
| 英里每分鐘 | mi/min | 26.8224 | 高速飛機報告。 |
| 英里每秒 | mi/s | 1,609.34 | 極端速度（流星、火箭）。 |
歷史 / Cultural
| 單位 | 符號 | 米每秒 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 弗隆每兩週 | fur/fn | 0.00016631 | 幽默單位；≈ 0.0001663 m/s。 |
| 里格每小時 | lea/h | 1.34112 | 歷史文學用法。 |
| 里格每分鐘 | lea/min | 80.4672 | 歷史高速參考。 |
| 羅馬步每小時 | pace/h | 0.000411111 | 羅馬步/小時；歷史。 |
| 俄里每小時 | verst/h | 0.296111 | 俄羅斯/歐洲歷史單位。 |
常見問題
馬赫、節、mph——我應該用哪個？
在航空/海事中使用節。在公路上使用km/h或mph。在高空/高速飛行包線中使用馬赫數。
為什麼馬赫數沒有一個單一的m/s值？
馬赫數是相對於當地聲速的，而聲速取決於溫度和高度。我們在有幫助的地方顯示海平面近似值。
m/s比km/h或mph更好嗎？
對於計算來說，是的（SI基本單位）。對於交流來說，km/h或mph更易讀，具體取決於受眾和地區。
如何將km/h轉換為mph？
乘以0.621371（或除以1.60934）。範例：100 km/h × 0.621 = 62.1 mph。快速法則：除以1.6。
速度和速率有什麼區別？
速度僅指大小（多快）。速率包含方向（向量）。在日常用法中，“速度”通常用於這兩個概念。
為什麼船舶和飛機使用節？
節（海里/小時）與海圖上的緯度/經度度數對齊。1海里=1緯度分=1,852米。
聲速有多快？
在海平面和20°C時約為343 m/s（1,235 km/h, 767 mph）。它隨溫度和高度變化。
什麼是馬赫1？
馬赫1是當地空氣條件下的聲速。在海平面（15°C），馬赫1約等於1,225 km/h（761 mph, 340 m/s）。