高中物理同步衛星的幾個問題

　　有關同步衛星的知識在高考中多次出現，成為考查的熱點之一，很多學生對它的理解較為模糊。下面是小編為你整理的，一起來看看吧。

　　同步衛星的軌道與地球赤道共面

　　假設衛星發射在北緯某地的上空的B點，其受力情況如圖1所示，由於該衛星繞地軸做圓周運動所需的向心力只能由萬有引力的一個分力F1提供，而萬有引力的另一個分力F2就會使該衛星離開B點向赤道運動，除非另有一個力F'恰好與F2平衡***但因F'沒有施力物體，所以F'是不存在的***，所以衛星若發射在赤道平面的上方***或下方***某處，則衛星在繞地軸做圓周運動的同時，也向赤道平面運動，它的運動就不會穩定，從而使衛星不能與地球同步，所以要使衛星與地球同步執行，必須要求衛星的軌道與地球赤道共面。

　　如果將衛星發射到赤道上空的A點，則地球對它的萬有引力F全部用來提供衛星繞地軸做圓周運動所需要的向心力，此時衛星在該軌道上就能夠以與地球相同的角速度繞地軸旋轉，此時該衛星才能夠“停留”在赤道上空的某點，實現與地球的自轉同步，衛星就處於一種相對靜止狀態中。

　　同步衛星的高度都是一樣的

　　在赤道上空的同步衛星，它受到的唯一的力——萬有引力提供衛星繞地軸運轉所需的向心力。當衛星的軌道半徑r***或離地面的高度h***取某一定值時，衛星繞地軸運轉就可以與地球自轉同步，兩者的週期均為T=24h。

　　設地球質量為M，地球半徑為R0，衛星質量為m，離地面的高度為h，則有

　　將R0=6400km，G=6。67×10-11N·m2/kg2，M=6。0×1024kg，T=24h=86400s代入上式得h=3。6×104km，即同步衛星距離地面的高度相同***均為h=3。6×104km***，必然定位於赤“黃金圈”，是各國在太空主要爭奪的領域之一。

　　同步衛星軌道為什麼是圓而不是橢圓

　　地球同步衛星的特點是它繞地軸運轉的角速度與地球自轉的角速度相同，是/靜止0在赤道上空某處相對於地球不動的衛星，這一特點決定了它的軌道只能是圓。因為如果它的軌道是橢圓，則地球應處於橢圓的一個焦點上，衛星在繞地球運轉的過程中就必然會出現近地點和遠地點，當衛星向近地點執行時，衛星的軌道半徑將減小，地球對它的萬有引力就變大，衛星的角速度也變大;反之，當衛星向遠地點執行時，衛星的軌道半徑將變大，地球對它的萬有引力就減小，衛星的角速度也減小，這與同步衛星的角速度恆定不變相矛盾，所以同步衛星軌道不是橢圓，而只能是圓。