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人類陰莖尺寸指陰莖在疲軟或勃起時的長度和周長。但因為測量方法不同，陰莖在不同溫度、時間、性生活頻率、興奮程度等狀況時會有變化，因此陰莖長度的數據並不精確，疲軟長度的數據精確度小於勃起長度。成熟男性的陰莖勃起後約長10公分至16公分（以硬尺在陰莖上方按壓脂肪層，從恥骨計起），勃起後周長約9公分至14公分[1]。勃起長度短於7公分在醫學上被認定為小陰莖。
陰莖的大小是因人而異的，沒有一定的標準，與高矮肥瘦及種族並無關係。男性陰莖的發育正如身體其他部份的發育一樣，並沒有一個固定的年齡開始或完結，但一般而言，男性在到達青春期後期（約20歲），陰莖便已完全發育。基因和環境因素決定陰莖的大小，一些激素和影響體內激素濃度的非激素都會影響陰莖的生長[2]。
有很多種方法來測量陰莖的長度，並且其中也有著不少的難點。 要測量陰莖的長度，首先，在測量前陰莖必須完全勃起，而在臨床條件下卻很難做到這一點。一位巴西的醫生曾經利用藥物的注射來達到陰莖的勃起，從而獲得不少新的數據。許多臨床醫生會利用拉伸疲軟狀態下的陰莖的辦法從而獲得陰莖勃起狀態下的長度。
在人類陰莖長度方面的研究有很多門類。很多情況下得到的數據在統計學上是不可靠的：因調查男性陰莖長度的研究時，性器較小的男性可能拒絕受測，相較之下較大並引以為豪的男性自然更願意受測。目前尚不知這種統計偏差在研究中是否被注意到，或是有其他避免辦法。
而依靠自測陰莖的辦法確實很成問題的，因為一些人會誇大數據或是無法、不願測量自己的陰莖[4]。
疲軟狀態下的陰莖（無病恙）長度是和勃起長度是不成比例的。每個男性在這兩種情況下的差別會非常大。因此一個比平均長度短的陰莖可能在勃起時會增長5倍、增粗2倍，而相反的是，一個比平均長度長的陰莖可能在勃起時只能增長1.5倍。
陰莖筋膜和陰囊都屬於平滑肌的一部分，提睪肌很少或是不受人體的控制。在特定情況下，平滑肌通常會縮小從而影響到疲軟狀態下的陰莖長度，而此時陰莖會縮短更多。這種情況通常發生在處於冷空氣的環境、心情憂慮焦躁和做運動等情況下。生理學認為寒冷會導致對人體四肢的供血減少，這也就包括外生殖器。還有人認為在緊張或是做運動的情況下，陰莖的收縮能減少對其的傷害。
牽拉後的長度與勃起的長度基本相同。檢查者以拇指和食指握持陰莖冠狀溝兩側，在水平位置(陰莖與身體或90°夾角)牽拉陰莖至不能再牽長為止，按壓恥骨脂肪以硬尺抵住，測量龜頭前端至恥骨聯合的距離長度。[6]
陰莖必須在被測者站立的時候測量，並且陰莖必須和地面保持水平。儘量壓低恥骨聯合前脂肪。然後沿陰莖的上方從底部一直量到其頂端。從陰莖的下方測量的數據是不準確的。並且在被測者蹲坐或是平躺時測量的數據也是不準確的。
有好幾組關於陰莖完全勃起時的長度數據（從陰莖頂部測量到腹股溝處）。這主要是靠被測者自測而得到的數據，其中還包括網上調查到的數據。
要測量陰莖完全勃起狀態下的周徑，大多情況下臨床會使用一根帶子來測量陰莖的長度。然後再把在陰莖三個部位（龜頭處、陰莖中段、陰莖根部）測量到的數據取平均值從而得到最後結果[13]。
出生時陰莖的拉伸長度在4公分左右，其中90%的新生男嬰都在2.4至5.5公分之間。在出生至五歲的這段時間內陰莖會有限度的發育變長，但在五歲至青春期這段時間內陰莖卻發育的很慢。在青春期到來之間測量到的數據是6公分，但在五年之後就立即會達到成人的長度。W.A. Schonfeld在1943年發布一組陰莖增長的數據。[14]
加拿大一項研究指出，同性戀及異性戀的生理男性陰莖尺寸確實有差異，結果顯示，同性戀的陰莖比異性戀的要大，並且這項結果來自抽樣誤差的比例極低。
布魯克大學心理學系和社區健康科學系教授安東尼（Anthony F. Bogaert），專注在人類性行為及性取向等相關研究，過去曾發表一項學術論文，探討性取向與陰莖尺寸的關係。研究中抽樣調查4000人後發現，同性戀的陰莖在長度和尺寸上，無論正常垂下或勃起時，都較異性戀的陰莖粗大。
據日本將研究原文所用之單位由英寸轉為公分後的譯本指出，同性戀在勃起時，平均長度達16.41（誤差2.03）公分，而異性戀則為15.6（誤差1.88）公分，差距0.8公分左右。厚度上，同性戀勃起時陰莖較異性戀厚度多約0.38公分。
值得一提的是，一般調查結果的P值若小於0.05，即表示「從統計上來說，這不可能是偶然的」，而這項研究結果強調每項陰莖尺寸差異「P<0.0001」，顯示其調查結果來自於抽樣誤差的比例極低。
根據2005年洛杉磯的加利福尼亞大學的調查結果，45%的男性願意他們的陰莖變得更長。84%的被調查者認為他們的陰莖要長於平均值。（這和女人對胸部尺碼的認知很相似）
而烏特勒支大學通過調查認為大多數男同性戀都偏愛於大尺碼的陰莖，並認為這牽涉到自尊[15]。
一般情況下，男性都會對其他男性的陰莖產生視覺上的誤判，因為他們大多都是俯視到其他男性的陰莖，從而引起透視原理上的物體縮短現象。另外，保羅·福塞爾（Paul Fussell）在他的自傳里認為，肥胖或是有大肚子的男性的陰莖會部分隱藏在腹部。恥骨處的脂肪堆積會使陰莖看起來較短。
由性學學者調查到的結果顯示許多男性認為他們的陰莖沒有達到平均長度。性行為學者認為這種憂慮是源自於其他方面的焦慮或是主觀上的認知錯誤。
在古希臘的藝術創作中，人們經常可以看到男性的生殖器比想像的要小[17]。文藝復興時期的審美觀念也是如此，就比如米開朗琪羅的大衛像。這是因為創作者更偏愛小且未受過割禮的陰莖，他們認為大且無包皮覆蓋的陰莖在視覺上是很戲劇的。當然這還可能是因為古希臘人偏愛於創作未發育的身體，或是當時的人體模特在寒冷的創作室間陰莖產生了收縮。有些人認為是創作者故意縮小陰莖的尺寸，因為他們認為大尺碼的陰莖會貶損藝術本身的價值。還有些人認為那時候男性的平均長度可能就是如此，更加有些人認為大尺碼的陰莖只會如同野獸一般[17]。
有許多傳言認為可以從男性的身體特徵得知其陰莖的長度，比如：手、腳、鼻或身高等。有一個坊間傳言就是認為男性的陰莖長度就等於其拇指和食指成90度夾角時之間的距離（也有人認為這是疲軟狀態下的陰莖長度）。
關於男性的身體特徵與其陰莖的長度的關係，比較可信的解釋是陰莖在胚胎時的生長就被某些Hox基因控制著，尤其是HOXA13和HOXD13，正如同它們也控制著四肢的生長一樣。Hox基因的突變可以導致生殖器畸形[18]，但近來的一些研究沒能找到雙腳的尺碼和陰莖長度的聯繫[19]。
即使很多基因都控制著人體身形的生長發育，和幼年或成年時期的激素分泌，但卻不太有可能可以從人身體的某些部位推測出陰莖的精確長度。
關於陰莖長度的其他一些研究得出了一些有爭議的結論。如金賽性學報告中就說在數據上男同性戀的陰莖要比異性戀更長。有解釋說這是因為在胚胎發育時前者的雄激素分泌得更多[20]。
近些年，各大媒體上出現越來越多圍繞男性陰莖長度的話題，女性也對此越來越不忌諱談論她們的偏好了。像《欲望都市》和《艾莉的異想世界》等電視劇里就有不少此類話題。諸如有女性角色會拋棄不是太偉岸的男性而選擇比較有「天賦」的男性。HBO的《欲望都市》裡還有一個女性角色在床上大哭大叫，因為她第一次體驗她的男友的陰莖卻發現它要短於男人的平均長度，這和她原先所預期估料的截然相反。
這些媒體被批評造成了社會上的「陰莖羨慕心理」。但事實上，色慾都市裡還有一個場景還講到了一個角色因為她的男友陰莖太大而非常苦惱，當然對於她男友陰莖的描述用到了非常誇張的字眼，甚至誇大了近乎於不可能的尺碼。
有調查表明只有少部分的女性會非常在意男性陰莖的長度，還有一些女性會不喜歡大尺碼的陰莖。
有資料表明女性無論異性戀或是雙性戀都只偏好特定尺寸的陰莖。根據2005年UCLA的調查，85%的女性「非常滿意」她們男伴的陰莖尺寸[22]。
BMC的女性健康報告認為與其說女性偏好男性的陰莖長度，還不如說男性陰莖的粗細與硬度對她們更重要[23]。
還有研究表明，比如格羅寧根大學醫院的報告就對375位有性伴的女性（最近生過小孩）展開調查，結論是：雖然占著少數，但還是有相當比例的女性非常注重男子性器官的尺碼的[24][25]。
陰道本身是非常具有彈性的，它可以在妊娠時擴大到10公分的口徑，卻同樣能夠塞進一個細小的衛生棉條而不掉落。因此陰道的設計是來給女性能夠緊密地適應從大到小尺寸的各種陰莖。當塞入異常大的物體時可能會產生不適感，但是過一段時間，陰道能夠與之適應。
根據Louanne Cole Weston（博士、法律顧問、性學臨床專家）於2002年5月在WebMD上的報告[26]，對於陰莖－陰道在性交過程中的相互作用問題人們是有一些錯誤認識的。文化上的影響可能誇大對插入陰道的深度的重要性。
陰道最敏感的部位非常靠近女性身體外部，大約在3-5公分的深度而已。而男性陰莖的長度要長於這一數值，也就是說大多數男性都能輕易地刺激到興奮神經末梢。
大多女性表明在被大尺寸陰莖插入時有種「滿足感」，但她們中卻沒有多少人感到陰道深處的性奮感。一些人認為小一點的陰莖更能夠刺激到G點，可是G點的存在都受到大多數研究人員的質疑[27]。
一些女性表明能體驗到對子宮頸的刺激[28]。她們可能弄錯具體部位所在[29]，因為在子宮頸的周圍存在好幾處器官，所以可能只是間接地刺激到其中器官之一。
有測試表明對子宮頸的壓迫可以使陰道快速潤滑。
不管男性的陰莖是否能夠刺激到子宮頸前端，但是男性都是可以通過一定的性技巧，例如一些有效的體位來減少於陰莖與子宮之間的距離[30]。
大尺碼的陰莖（20公分以上）可能會刺激到子宮頸，通常認為這是很難受的。過分深入陰道也可以造成不適感，這可能被誤認為是子宮頸處的痛感。因此非常長的陰莖在一些時候不能完全插入。具體的塞入深度既得靠女性的生理構造又得靠女性的興奮程度或是性技巧的採取。
在性交過程中，陰道的深度可以在剛插入時的10公分迅速加深到14公分[31]，但女性之間的差異會在2.5公分左右。在合適的性奮程度下，陰道至多可以容納19－23公分的陰莖（當然很多情況下需要長時間的適應）。當女性完全興奮時，子宮頸會往後收縮[32]，所以大尺碼陰莖的插入是不能直接觸及到子宮頸的。足夠的前戲可以讓女性容納更大尺碼的陰莖，但同樣有勸告不要因此而忽視大尺碼陰莖的負面作用。基本上大尺碼的陰莖不會是種障礙，但也不能說它是一種優勢。
在調查中女性強調了刺激陰蒂的重要性。差不多有四分之三的女性表明只靠插入陰道的性交很難帶來性高潮，而只有7%的女性在這種條件下能常常達到[33]。
如果陰莖的長度小於正常值的標準偏差2.5個標準差以上，則在醫學上被認為是小陰莖。導致小陰莖的原因主要有：腦垂體生長激素和/或促性腺激素的缺乏、男性荷爾蒙的分泌不足、基因上的病症、一些同源框基因的變化。一些種類的微型陰莖可以在幼年時期補充生長激素或是睪丸酮來加以改善。只進行陰莖延長術對此是沒有效果的。
有記錄的最小陰莖由牛津大學的生理學-解剖學-基因學系的研究人員所發現。他們在英國的牛津郡找到一個男性（Alfred，音樂創作人員，不到三十歲），其陰莖幾乎都難以與陰蒂相辨認。因此在醫學界有Alfred是雙性人的爭論。
種族之間陰莖的長短可能會引起很大的爭議，但這些爭議是不必要的。醫學上對於種族間陰莖尺寸是否有差異的並沒有太多的爭論。事實上，至今為止未有科學數據表明種族間勃起的陰莖尺寸存在差異[34][35]。
例如：義大利研究者測量了3300位義大利年輕男性的陰莖尺寸後，發現平均疲軟長度為9公分，而平均拉伸長度為12.5公分。此結果發表於European Urology. 2001 Feb;39(2):183-6.[36]
另一份位於奈及利亞的研究則發現，所測量的115位奈及利亞男性平均拉伸長度為13.37公分，中值13公分，範圍為7.5－19.5公分。此結果發表於West African J Med. 2006 Jul-Sep;25(3):223-5.[37]。此外一份韓國調查研究表明，所測量的150位男性中，平均疲軟長度為8.26公分，勃起為13.42公分。此數據發表於Korean J Urol. 1998 Nov;39(11):1061-1064. Korean.[38]
直到目前仍沒有結論性的證據可以證明種族和陰莖尺寸之間的必然聯繫。所有聲稱種族間存在明顯差異的都因為數據收集過程不夠嚴謹，而被醫學界認為是不準確的並不予採納。種族間尺寸差異的傳言與種族間歧視有關，如亞洲人中認為西方尺寸較大的觀點則可能與崇洋心理有關。
杜蕾絲的安全套研究調查中，共有92對異性戀配偶（女性在18－40歲之間，男性在18－50歲之間）參與調查。在他們每一次性交時，都會記錄下他們安全套的使用情況[48]。
法國在對兩萬人進行的電話調查中，共抽樣了4500人，其中731人之前用過安全套，707人提到了使用安全套的難處[49]。
在澳大利亞，186名男性在一項研究中用了3658個安全套，除了別的因素，陰莖尺寸被視為安全套破損（1.34%）或是滑落（2.05%）的一個因素。陰莖的長度並不關聯到安全套的滑落，陰莖的周長會關聯到安全套的破損[50]。
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