理论教育 为什么卫星可以绕地球飞行

为什么卫星可以绕地球飞行

时间:2023-08-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:55.为什么卫星能够绕着地球飞行人造卫星是绕地球旋转的。反过来说,卫星只要获得这一水平方向的速度后,不需要再加动力就可以环绕地球飞行。就人造地球卫星来说,其轨道按高度分为低轨道和高轨道,按地球自转方向分为顺行轨道和逆行轨道。如果地球同步轨道的倾角为零,则卫星正好在地球赤道上空,以与地球自转相同的角速度绕地球飞行,从地面上看,好像是静止的,这种卫星轨道就叫对地静止轨道,它是地球同步轨道的特例。

为什么卫星可以绕地球飞行

55.为什么卫星能够绕着地球飞行

人造卫星是绕地球旋转的。根据牛顿万有引力定律,如果地球对它周围的物体产生引力,由于地球本身质量太大,所以引力也会很大,就会将它周围的卫星拉向自己。也就是说如果卫星没有其他力的帮助,它最终会落到地球上。然而,物理学的原理告诉我们,如果一个物体旋转时,要有向心力的支持,而当人造卫星绕地球转动时,二者之间的万有引力恰好提供了向心力,都用到卫星旋转上了,也就不会把卫星拉到地面了。当然卫星是按一定速度旋转的,并不是任何速度都可以的,在这个速度下,万有引力恰好全部转化为向心力。如果我们把地球看成一个均质的球体,它的引力场即为中心力场,其质心为引力中心。那么,要使人造地球卫星(简称卫星)在这个中心力场中作圆周运动,就是要使卫星飞行的离心加速度所形成的力(离心惯性),正好抵消(或平衡)地心引力。这时,卫星飞行的水平速度叫第一宇宙速度,即环绕速度。反过来说,卫星只要获得这一水平方向的速度后,不需要再加动力就可以环绕地球飞行。这时卫星的飞行轨迹叫卫星轨道。卫星轨道平面通过地球中心。如果速度稍大一些,则形成椭圆形轨道;如果达到逃逸速度,则为抛物线轨道,那时它将绕太阳飞行成为人造行星;如果达到第三宇宙速度,则为双曲线轨道,与太阳一样而绕银河系中心飞行。

就人造地球卫星来说,其轨道按高度分为低轨道和高轨道,按地球自转方向分为顺行轨道和逆行轨道。这中间有一些特殊意义的轨道,如赤道轨道、地球同步轨道、对地静止轨道、极地轨道和太阳同步轨道等。

卫星轨道的形状和大小是由长轴和短轴决定的,而交点角Ω、近地点幅角ω和轨道倾角则决定轨道在空间的方位。这五个参数称为卫星轨道要素(根数)。有时还包括近地点时刻,合称为六要素。有了这六要素,就可知道任何时刻卫星在空间的位置。高低轨道没有明确的划分界限,一般把离地面几百千米的卫星轨道称为低地球轨道。如果轨道倾角为零,轨道平面与地球赤道平面重合,则这种轨道叫赤道轨道。(www.daowen.com)

轨道高度为35786千米时,卫星的运行周期和地球的自转周期相同,这种轨道叫地球同步轨道。如果地球同步轨道的倾角为零,则卫星正好在地球赤道上空,以与地球自转相同的角速度绕地球飞行,从地面上看,好像是静止的,这种卫星轨道就叫对地静止轨道,它是地球同步轨道的特例。对地静止轨道只有一条,即轨道倾角为90°时,轨道平面通过地球两极,所以这种轨道叫极地轨道。

如果卫星的轨道平面绕地球自转轴的旋转方向、角速度与地球绕太阳公转的方向和角速度相同,则它的轨道叫太阳同步轨道。太阳同步轨道为逆行轨道,倾角大于90°。

1970年4月24日21时35分,在甘肃酒泉东风靶场成功发送了“东方红一号”卫星。由此开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后世界第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。

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