地球靜止軌道

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同一静止轨道上的两颗卫星
A 5 × 6 degree view of a part of the geostationary belt, showing several geostationary satellites. Those with inclination 0° form a diagonal belt across the image; a few objects with small inclinations to the equator are visible above this line. The satellites are pinpoint, while stars have created small trails due to the Earth's rotation.

地球静止轨道(或称地球赤道同步轨道英语:geostationary orbit,简写:GEO)是指地球赤道面上方35,786km的圆形轨道,该轨道上航天器的运行方向和地球自转方向一致。在地球静止轨道上的航天器绕地球运行一周的时间和地球自转周期(一恒星日)相同,因此,在地面观测者看来,这样的航天器是在天空固定不动的。通信卫星气象卫星一般运行在静止轨道,因此地面站天线只要对准卫星的定点位置就可以通讯,而不用转动天线。利用这个特点,把携带有可见光和近红外光传感器的海洋卫星发射到静止轨道上,这样就可以监测海洋环境的细微变化,比如(GOCI卫星)。

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·克拉克在他發表於无线世界英语Wireless World雜誌的一篇文章[1]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]

  1. ^ Extra-Terrestrial Relays — Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage? (PDF). Arthur C. Clark. October 1945 [2009-03-04].