为什么同步卫星的周期与地球相同，难道与轨道半径无关吗？ 为什么同步卫星的角速度与地球相同w=√GM/r3,同步卫星的...
www.zhiqu.org 时间： 2024-05-17
地球同步轨道卫星正是因为与轨道半径有关，才能成为“同步”卫星的。
地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，卫星距离地球的高度约为36000 km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4秒，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度。
当一个物体要围绕地球运转时，其线速度为第一宇宙速度。但第一宇宙速度是按照地球半径计算得到的。只要该物体与地球表面有一定的距离，线速度就会小于第一宇宙速度，同时，其运行周期也会延长了。
当我们要求一个物体围绕地球运行的同期与地球的自转周期相同时，就可以计算出该物体必须具有的轨道高度，也就是它必须与地面保持多远的距离，即轨道高度。
当物体围绕地球运行时，其所受到的万有引力等于环绕运行的向心力，就有：
GMm/(R+h)^2=m(2π/T)^2 *(R+h)。 化简后可得 h=3√(GMT*2 /4π^2)-R。
已知地球的质量M=5.98*10^24 kg，半径R=6.37*10^6 m ，自转周期T=24h。G=6.67*10^-11 N·m^2/kg^2 。设同步卫星离地面的高度为h ，质量为m 。将以上数值代入可解得 h=3.6*10^7 m。
即，当卫星与地面保持约3.6万千米时，或卫星的轨道高度为3.6万千米时，该卫星的运行周期就是约24小时，与地球自转保持同步。
轨道高度小于3,6万千米时，运行周期小于24小时；轨道高度大于3,6万千米时，运行周期大于24小时，都不能保持与地球自转同步。
所以，地球同步轨道只有一条，就是赤道上空3.6万千米。
为什么同步卫星的轨道半径比地球大,而运转周期和地球一样~
#井购虞# 是不是说距离天体一定的距离就有一定的加速度 周期等,,那同步卫星为什么能和地球有一样的周期??? -
(15858414850)： 以地球为例,在地球上空(大气层以外)绕地球作圆周运动的物体,应该有一定的速度,慢了会掉下来,快了会飞离轨道而远去,天上的同步卫星周期和地球自转一样,受的向心力等于地球对它的引力,那它离地球的高度就可以算出来,而且是...
#井购虞# 为什么同步卫星的运动周期等于地球的自转周期 -
(15858414850)： 同步卫星,顾名思义就是要和地球表面上的东西同步,在地球表面上观察他,他的位置不动,同步卫星的轨道平面始终是赤道面,距地面高度始终是36000km,它的角速度和地球自转角速度相同,这样才能达到同步的效果.
#井购虞# 同步卫星绕地球运行的都半径相同吗 -
(15858414850)： 不一定.只有地球同步轨道卫星绕地球运行的轨道半径是相同的.如果是太阳同步卫星,就各有各的轨道高度了.地球同步卫星轨道只有一条,就是赤道上空3.6万千米的圆形.只有在这条轨道上运行,卫星的周期才能与地球自转周期相同,才能是地球同步卫星.而太阳同步卫星总是在太阳照射下,是极轨卫星或近极轨卫星,它只与太阳保持同步,所以不需要过多地考虑轨道高度,所以轨道半径可以不同.
#井购虞# 地球赤道上的物体和同步卫星的周期为什么相等? -
(15858414850)： 不止地球赤道上的物体相对于地心的转动周期相等,除两极外的所有物体绕,所在纬度圆心的圆周运动周期也相等,大约为一昼夜24小时,两极极点的物体也会随地球自转,周期也是也和同步卫星一样. 地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称对地静止卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星,卫星距离地球的高度约为36000 km,卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等,即23时56分4秒,卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒,其运行角速度等于地球自转的角速度.在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星,即可实现除两极外的全球通讯.
#井购虞# 同步卫星的运转周期和地球自转周期相同,物体绕中心天体运动的时候随着轨道半径增大周期会变大 -
(15858414850)： 在线速度不变的情况下半径增大周期会变大.可是在线速度也增大的情况下周期是不会改变的.应该对吧. 你光哥.
#井购虞# 为何同步卫星的半径都是一样的?谢谢 -
(15858414850)： 地球同步卫星,也即它的公转周期与地球的自转周期相同,所以在地球上来看呈不动状.如果计算其离地高度,只需运用下Newton的两大定律即可,一是其第二定律,一是其万又引力定律.用万有引力定律可求其所受地球引力,然后用第二定...
#井购虞# 为什么同步卫星的轨道半径一定
(15858414850)： 首先卫星分为同步的和不同步的.既然是同步的(和地球自转同步),地球自转周期为24小时,那么同步卫星的环绕周期就是24小时,周期知道了,轨道半径就定了
#井购虞# 地球表面物体旋转周期为何与同步卫星相同
(15858414850)： 因为同步卫星绕地公转周期24小时,地球自转周期也为24小时,地面物体旋转周期即为地球自转周期
#井购虞# 为什么同步卫星的角速度与地球相同w=√GM/r3,同步卫星的轨道半径不是应该和地球相等吗? -
(15858414850)： 同步卫星的角速度表达式就是你写的那个式子,但地球角速度不能用那个式子算出来.因为地球上物体的受力和卫星是不同的,前者受到的是地球的万有引力和地面给它的支持力.建立以地心为原点的惯性坐标系.把地球看成球体,设地球半径为R.假设在赤道上有个质量为m的物体,万有引力和支持力的合力充当向心力:GMm/R^2-N=mw^2R其实万有引力和支持力的合力也就是重力mg,此处g为赤道重力加速度.mg=mw^2Rw=√(g/R)由你的式子,经过万能代换GM=g'R^2,此处g'为两极重力加速度.w=√(g'R^2/r^3)要使得这两个角速度相等(同步卫星),但两极重力加速度大于赤道重力加速度,所以: 1/R>R^2/r^3r>R
#井购虞# 地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同 是否正确 为什么
(15858414850)： 正确. 地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同,而且它的轨道高度是唯一的,它的绕行方向与地球自转方向一致. 分析:设地球质量是M,半径是R,自转的周期是T,同步卫星的高度(离地面)是H 则 GM*m / ( R+H)^2=m*( 2π / T)^2 * (R+H) ,m是卫星质量 得 H={开三次方的根号[ GM*T^2 / (2π)^2 ]}-R 可见,H 是确定的.
地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，卫星距离地球的高度约为36000 km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4秒，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度。
当一个物体要围绕地球运转时，其线速度为第一宇宙速度。但第一宇宙速度是按照地球半径计算得到的。只要该物体与地球表面有一定的距离，线速度就会小于第一宇宙速度，同时，其运行周期也会延长了。
当我们要求一个物体围绕地球运行的同期与地球的自转周期相同时，就可以计算出该物体必须具有的轨道高度，也就是它必须与地面保持多远的距离，即轨道高度。
当物体围绕地球运行时，其所受到的万有引力等于环绕运行的向心力，就有：
GMm/(R+h)^2=m(2π/T)^2 *(R+h)。 化简后可得 h=3√(GMT*2 /4π^2)-R。
已知地球的质量M=5.98*10^24 kg，半径R=6.37*10^6 m ，自转周期T=24h。G=6.67*10^-11 N·m^2/kg^2 。设同步卫星离地面的高度为h ，质量为m 。将以上数值代入可解得 h=3.6*10^7 m。
即，当卫星与地面保持约3.6万千米时，或卫星的轨道高度为3.6万千米时，该卫星的运行周期就是约24小时，与地球自转保持同步。
轨道高度小于3,6万千米时，运行周期小于24小时；轨道高度大于3,6万千米时，运行周期大于24小时，都不能保持与地球自转同步。
所以，地球同步轨道只有一条，就是赤道上空3.6万千米。
为什么同步卫星的轨道半径比地球大,而运转周期和地球一样~
这个式子是成立，但是地球上的物体不是完全靠万有引力做向心力，只需一小点
故地球上物体不能
（简单点，就是地球不是地球的卫星）
地球同步卫星与地球有相同的ω，但地球表面的物体除了参与自转还剩余有重力，而同步卫星却没有重力，处于失重状态。故同步卫星轨道半径与地球半径不同。
#井购虞# 是不是说距离天体一定的距离就有一定的加速度 周期等,,那同步卫星为什么能和地球有一样的周期??? -
(15858414850)： 以地球为例,在地球上空(大气层以外)绕地球作圆周运动的物体,应该有一定的速度,慢了会掉下来,快了会飞离轨道而远去,天上的同步卫星周期和地球自转一样,受的向心力等于地球对它的引力,那它离地球的高度就可以算出来,而且是...
#井购虞# 为什么同步卫星的运动周期等于地球的自转周期 -
(15858414850)： 同步卫星,顾名思义就是要和地球表面上的东西同步,在地球表面上观察他,他的位置不动,同步卫星的轨道平面始终是赤道面,距地面高度始终是36000km,它的角速度和地球自转角速度相同,这样才能达到同步的效果.
#井购虞# 同步卫星绕地球运行的都半径相同吗 -
(15858414850)： 不一定.只有地球同步轨道卫星绕地球运行的轨道半径是相同的.如果是太阳同步卫星,就各有各的轨道高度了.地球同步卫星轨道只有一条,就是赤道上空3.6万千米的圆形.只有在这条轨道上运行,卫星的周期才能与地球自转周期相同,才能是地球同步卫星.而太阳同步卫星总是在太阳照射下,是极轨卫星或近极轨卫星,它只与太阳保持同步,所以不需要过多地考虑轨道高度,所以轨道半径可以不同.
#井购虞# 地球赤道上的物体和同步卫星的周期为什么相等? -
(15858414850)： 不止地球赤道上的物体相对于地心的转动周期相等,除两极外的所有物体绕,所在纬度圆心的圆周运动周期也相等,大约为一昼夜24小时,两极极点的物体也会随地球自转,周期也是也和同步卫星一样. 地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称对地静止卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星,卫星距离地球的高度约为36000 km,卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等,即23时56分4秒,卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒,其运行角速度等于地球自转的角速度.在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星,即可实现除两极外的全球通讯.
#井购虞# 同步卫星的运转周期和地球自转周期相同,物体绕中心天体运动的时候随着轨道半径增大周期会变大 -
(15858414850)： 在线速度不变的情况下半径增大周期会变大.可是在线速度也增大的情况下周期是不会改变的.应该对吧. 你光哥.
#井购虞# 为何同步卫星的半径都是一样的?谢谢 -
(15858414850)： 地球同步卫星,也即它的公转周期与地球的自转周期相同,所以在地球上来看呈不动状.如果计算其离地高度,只需运用下Newton的两大定律即可,一是其第二定律,一是其万又引力定律.用万有引力定律可求其所受地球引力,然后用第二定...
#井购虞# 为什么同步卫星的轨道半径一定
(15858414850)： 首先卫星分为同步的和不同步的.既然是同步的(和地球自转同步),地球自转周期为24小时,那么同步卫星的环绕周期就是24小时,周期知道了,轨道半径就定了
#井购虞# 地球表面物体旋转周期为何与同步卫星相同
(15858414850)： 因为同步卫星绕地公转周期24小时,地球自转周期也为24小时,地面物体旋转周期即为地球自转周期
#井购虞# 为什么同步卫星的角速度与地球相同w=√GM/r3,同步卫星的轨道半径不是应该和地球相等吗? -
(15858414850)： 同步卫星的角速度表达式就是你写的那个式子,但地球角速度不能用那个式子算出来.因为地球上物体的受力和卫星是不同的,前者受到的是地球的万有引力和地面给它的支持力.建立以地心为原点的惯性坐标系.把地球看成球体,设地球半径为R.假设在赤道上有个质量为m的物体,万有引力和支持力的合力充当向心力:GMm/R^2-N=mw^2R其实万有引力和支持力的合力也就是重力mg,此处g为赤道重力加速度.mg=mw^2Rw=√(g/R)由你的式子,经过万能代换GM=g'R^2,此处g'为两极重力加速度.w=√(g'R^2/r^3)要使得这两个角速度相等(同步卫星),但两极重力加速度大于赤道重力加速度,所以: 1/R>R^2/r^3r>R
#井购虞# 地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同 是否正确 为什么
(15858414850)： 正确. 地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同,而且它的轨道高度是唯一的,它的绕行方向与地球自转方向一致. 分析:设地球质量是M,半径是R,自转的周期是T,同步卫星的高度(离地面)是H 则 GM*m / ( R+H)^2=m*( 2π / T)^2 * (R+H) ,m是卫星质量 得 H={开三次方的根号[ GM*T^2 / (2π)^2 ]}-R 可见,H 是确定的.
