同步卫星为什么是高度一定? 同步卫星为什么是高度一定?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-16
地球同步轨道卫星的高度是赤道上空约36000千米。
地球同步轨道的意思是:在该轨道上运行的卫星,其围绕地球运行周期与地球自转周期相同,即与地球自转保持同步。从地面看上去,卫星总是定点于地面某点的赤道上空,保持不动,仿佛是静止的。因此,地球同步轨道卫星也称静止卫星。
从其运动特征看,卫星与地球以相同的角速度转动,角速度与地球自转角速度相同,线速度的大小约为每秒3.08公里。
同步卫星维持圆轨道运行,需满足两个条件,(1)卫星的角速度与地球自转的角速度相等,既不可快,又不可慢,这称为同步条件,即不快不慢条件。(2)卫星所受到的向心力等于地球对它的吸引力,以保持既不飞离地球范围,又不落回地球上来,这称为第一宇宙条件,即不上不下条件。
满足这两条件就应有:
(1) ω=ω地=ω卫=2π/(24×3600) 即地球与卫星的角速度相等
(2) mω^2(R+h)=GMm/(R+h)^2 即卫星的向心力等于地球对它的引力
两式中:
ω为角速度,等于7.27×10^-5 rad/s
M为地球质量,等于5.977×10^24 kg
m为卫星质量,此值不确定,但与计算结果无关
R为地球半径,约等于6400 km
G为万有引力常数,等于6.67259×10^(-11)N·m^2/(kg^2);
h为卫星的轨道高度。

解两方程,可得:
h= 35786 km。约为36000 km。
即,卫星只有在这一高度的赤道上空运行,才能保证卫星围绕地球的运行周期与地球的自转周期相同,才能是地球同步卫星。

卫星的高度和他的速度有关,越低速度就要越快,越高速度就越低,为了和地球的自转同步,只有选择那个合适的高度,偏离这个高度,就会比地球自转或快或慢了,所以高度是一定的,真心再帮你期待采纳,

卫星的高度也就是与地球的距离,决定着卫星的转速。当达到一定高度(距离地球特定的距离)时,其转速正好与地球自转速度相同,所以就与地球同步啦,这种卫星也叫静止卫星。希望能帮到你。

人造卫星绕地球的周期和地球的自转同步称为同步卫星(Geostationary Satellite),它的优点是使用者只要对准人造卫星就可进行沟通而不必再追踪卫星的轨迹。



同步卫星也是环绕卫星,运动周期与地球相同,周期一定,那么万有引力就一定,高度也一定,高轨低速长周期了解一下。

同步卫星轨道高度是一定的吗?~

因为做匀速圆周运动的卫星在某个高度上时,所受万有引力是定值,即向心力是定值,而卫星质量和圆周半径是确定的,所以角速度也是确定的。而且,不同高度所需的角速度不同,轨道越高,角速度越慢。地球角速度是确定的,卫星要想同步,必须有同样的角速度,而这样的角速度也对应一个确定的高度,所以同步卫星轨道高度是一定的。

关于问题补充,还是前面说的,卫星在一个确定高度上只能以确定的速度做匀速圆周运动,不能改变速度。

同步卫星概念(参考百度百科)
人造卫星绕地球的周期和地球的自转同步称为同步卫星(Geostationary
Satellite),它的优点是使用者只要对准人造卫星就可进行沟通而不必再追踪卫星的轨迹。
下面,进行详细解释。
解释1:
同步卫星,一般说的就是地球同步卫星,特点是运行周期与地球相同,且旋转的方向,与地球自转方向相同,而且,与地球的自转轴垂直。
(1)地球的自转周期固定,所以卫星的运行周期T固定;
(2)卫星的周期固定,所以卫星的角速度w固定;
T=2π/w

(3)圆周运动,速度和角速度关系为:
w=v/r;r为物体质点到旋转中心的距离;本问题中,r=R+H,R为地球半径,H为高度。
(4)万有引力公式:G·M·m/r^2
=
F;
其中,G是引力常数,结合天体问题,M看成地球质量,m看成卫星质量,F是相互作用力,可以看成卫星围绕地球运动,所需要的力。
(5)圆周运动,离心力公式为F
=mv^2/r
=m·r·w^2;
(4)和(5)中的等式联合化简,可以得到r^3=G·M/w^2;
其中G是常数,M地球质量是常数,w在(2)中,证明也是常数,所以r是常数。
认为地球半径R是常数,H=r-R,所以R也是常数。
综上,同步卫星的高度就是固定的。
解释2:
如果熟悉开普勒的定律,这是他观察的规律。同步卫星的周期一定,因此高度一定。
相关公式(参考百度百科)
同步卫星的高度可通过开普勒(J.
Kepler)第三定律H
+
Er
=
R
=
AP2/3来计算,其中周期P
=
0.99727,比例常数A
=
42241,地球半径Er
=
6378公里,故可算出同步卫星的高度为H
=
35,786公里。
备注:
上面过程,假设地球是个完美的均匀的球体,地球质量相比卫星质量大很多,地球的自转周期完美,不考虑月亮等其他天体的影响。


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(15225292634): 因为同步卫星的周期是个定值

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(15225292634): 不是一定的,依据不同的高度运行的速度也不同,不过同步卫星的轨道高度是一定的

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(15225292634): 地球卫星的线速度是一定的即7.9km/s,由于地球同步卫星的角速度必须和地球自转速度相同才能与地面保持相对静止,因此只能把同步卫星施放到3.6万公里的高度才能同时满足线速度和角速度的要求.这个高度当然比普通卫星的高度(数百公里)要高得多.