地球靜止軌道

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地球靜止軌道

地球靜止軌道(或作地球静止同步轨道地球静止卫星轨道英语geostationary orbit,简写:GEO)特别指衛星人造卫星垂直于地球赤道上方的正圆形地球同步軌道,属于地球同步轨道一种。在这轨道上进行地球环绕运动的卫星或人造卫星始终位于地球表面的同一位置。它的軌道離心率轨道倾角均为零。运动周期为23小时56分04秒,与地球自转周期吻合。由于在静止轨道运动的卫星的星下点轨迹是一个点,所以地表上的观察者在任意时辰始终可以在天空的同一个位置观察到卫星,會發現衛星在天空中靜止不動,因此許多人造衛星,尤其是通訊衛星,多採用地球靜止軌道。

地球靜止軌道的理论由赫爾曼·波托西尼克英语Herman Potočnik在1928年首次提出,而后亞瑟·查理斯·克拉克在他的小說无线世界英语Wireless World中,提議將通訊衛星放置在地球靜止軌道。因此有時靜止軌道也被稱為克拉克軌道

高度計算[编辑]

在圓形軌道,向心力萬有引力提供。

\mathbf{F}_\text{c} = \mathbf{F}_\text{g}
m r \omega ^2 = \frac{G M m}{r^2}
r^3 = \frac{G M}{\omega^2} \to r = \sqrt[3]{\frac{G M}{\omega^2}}
  • ω 是角速度,一天是23小時56分4秒,一圈是2π
\omega \approx \frac{2 \mathrm\pi~\mathrm{rad}} {86\,164~\mathrm{s}} \approx 7.2921 \times 10^{-5}~\mathrm{rad} / \mathrm{s}
  • M 是地球質量 5.9736 × 1024 kg
  • G 是萬有引力常數 6.67428 ± 0.00067 × 10−11 m3 kg−1 s−2

代入以上數字,得出地球靜止軌道的半徑是42,164公里。考慮地球半徑6,378公里,高度是35,786公里。

線速度則是:

v = \omega r \approx 3.0746~\mathrm{km}/\mathrm{s} \approx 11\,068~\mathrm{km}/\mathrm{h}
Comparison satellite navigation orbits.svg

地球靜止軌道、伽利略定位系統全球定位系統(GPS)、格洛納斯系統北斗衛星導航系統國際太空站哈勃望遠鏡的半徑比較圖。另外,月球軌道半徑(385,000公里)是地球靜止軌道的大約9倍。

相關條目[编辑]

外部連結[编辑]