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为什么卫星轨道是椭圆

时间:2020-06-25 19:01作者:冷知识大学问来源:百家号分类:卫星 阅读:

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文章题目:为什么卫星轨道是椭圆

踢向上空的足球,射往高空的炮弹,为什么不能一直飞向高空离开地球?原来地球周围的物体都受到地球引力的作用,跑不出它的引力范围。人造卫星为什么能环绕地球运转,而很久不落下来?

 

为什么卫星轨道是椭圆

 

因为人造卫星发射出去以后,以特别大的速度围绕地球运转,产生一个离心力抵消了地球对它们的引为一一向心力的作用。

什么样的速度,才能使人造卫星克服地球的引力,而绕地球作匀速圆周运动呢?根据科学的计算,每秒钟跑7.9公里,并且以水平方向抛出去,就能使人造卫星环绕地球运转。

这个速度叫环绕速度,也叫第一宇宙速度。如果小于这个速度,它就会被地球引力拉回来。

如果以每秒11.2公里的速度飞上天,就可以克服地球的引力,成为围绕太阳运行的人造行星,或者飞向太阳系的其它星球上去。

每秒11.2公里的速度,是物体能够脱离地球的速度,所以叫脱离速度,也叫第二宇宙速度。

如果地球上的物体要飞离太阳系,到其它恒星世界去,那么它的发射速度至少要达到每秒钟16.7公里。

 

为什么卫星轨道是椭圆

为什么卫星轨道是椭圆

 

这个速度叫第三宇宙速度。

物体以每秒7.9公里的速度,以水平方向抛出去,就能够环绕地球运行了,这叫环绕速度(即第一宇宙速度)。

但是还没有挣脱地球的引力范围,不能飞离地球。

如果我们继续增加物体的速度,那么物体虽然还不能挣脱地球的引力作用,但是运行轨道就不是圆形,而是被拉成较扁的椭圆了。

速度越快,椭圆轨道就更扁更长。

由于发射人造卫星的速度一般总比环绕速度要大(在每秒8~1.2公里之间),因此卫星飞到地球的另一边,总要远一些,轨道就变成椭圆形的了,当然,最大限度不能超过每秒11.2公里(也就是脱离速度,即第二宇宙速度),否则就会摆脱地球的引力而飞出去,象地球一样围绕太阳运行,成为人造行星了。

必须“按照实际情况决定工作方针”,人造卫星的轨道是要根据发射的目的来选择的。有的是比较接近圆形的轨道,有的是椭圆形的轨道。

例如,为了军事目的而发射的卫星和通信卫星,在卫星上装上照相机或电视,不能飞得太远,也不能使近点和远点相差太大,所以往往选择高度为300~400公里的比较接近圆形的轨道。

如果是为了科学研究(研究地球不同高度上磁场的强度、大气压力、温度、密度…)为了使探测范围更大些,那么就要求选择扁的轨道。

我国第一颗人造卫星就装了许多科学仪器,进行科学研究,它的近地点是439公里,远地点是2384公里,所以是一个扁的椭圆轨道。

我国1971年3月3日成功地发射的科学实验人造地球卫星,是一颗进行多种科学研究的卫星,它的近地点是266公里,远地点是1826公里。

我国发射的两颗人造卫星的轨道都是比较扁的。

卫星的速度不同,就会出现不同程度的椭圆规;道如果速度达到每秒11.2公里,就会脱离地球引力范围,成为人造行星。

 

 

为什么人造卫星的轨道是椭圆形补充

 

以下信息来源:http://www.hxlsw.com/html/baike/tianwenzhishi/2012/0309/69768.html

物体以每秒7.9千米的速度,以水平方向抛出去,就能够环绕地球运行了。这叫环绕速度(即第一宇宙速度)。

但是还没有挣脱地球的引力范围,不能飞离地球。如果我们继续增加物体的速度,那么物体虽然还不能挣脱地球的引力作用,但是运行轨道就不是圆形,而是被拉成较扁的椭圆了。速度越快,椭圆轨道就更扁更长。

由于发射人造卫星的速度一般总比环绕速度要大(在每秒8~11.2千米之间),因此卫星飞到地球的另一边,总要远一些,轨道就变成椭圆形的了。

当然,最大限度不能超过每秒11.2千米(也就是脱离速度,即第二宇宙速度),否则就会摆脱地球的引力而飞出去,像地球一样围绕太阳运行,成为人造行星了。

人造卫星的轨道是要根据发射的目的来选择的。有的是比较接近圆形的轨道,有的是椭圆形的轨道。

例如,为了军事目的而发射的卫星和通讯卫星,在卫星上装上照相机或电视,不能飞得太远,也不能使近点和远点相差太大,所以往往选择高度为300~400千米的比较接近圆形的轨道。

如果是为了科学研究(研究地球不同高度上磁场的强度,大气压力、温度、密度,宇宙空间辐射的强度分布……),为了使探测范围更大些,那么就要求选择扁的轨道。

我国第一颗人造卫星就装了许多科学仪器,进行科学研究,它的近地点是439千米,远地点是2 384千米,所以是一个扁的椭圆轨道。

我国1971年3月3日成功地发射的科学实验人造地球卫星,是一颗进行多种科学研究的卫星,它的近地点是266千米,远地点是l 826千米,轨道又比第一颗卫星更扁了些。

 

卫星轨道为什么是椭圆补充2

 

以下信息来源:https://wenda.so.com/q/1358143353060050

椭圆的轨道是地球对附近的天体引力的折中。仅有一个行星和一个恒星的系统是没有任何意义的。早期的太阳系在形成过程中,原始的行星受到了小行星的撞击和其他一系列扰动,才导致椭圆轨道的形成。这叫行星徙动理论。

首先:正圆轨道也是椭圆轨道的一种,只不过是特殊的椭圆轨道。

如果要地球完全按照正圆轨道运转条件是十分苛刻的,首先就必须让太阳的其他行星消失,接着离太阳比较近的恒星也必须消失,否则他们就会对地球产生影响导致地球运转轨道的改变。

地球绕太阳公转,在给定的能量的条件下,可能的轨道有无数条,圆轨道只是其中的一条而已。如果想要地球按正圆轨道运行,地球的能量,动量要满足一定条件。就是任一时刻,地球的动能Ek和势能Ep的关系满足 Ek = -Ep/2。或者说当 Ek = -Ep/2时,地球运动方向垂直于日地连线。这个条件非常苛刻,即便是地球在正圆轨道上运行,一点微小的扰动都可以改变这种状态,使得地球在新的椭圆轨道上运行。

高中物理书上只是书人造卫星从远地点向近地点运动会加速,势能转化为动能。从近地点向远地点运动会减速,动能转化为势能。

当卫星速度正好为第1宇宙速度时,轨道为正圆。当卫星速度介于第1宇宙速度和第2宇宙速度之间时,轨道为椭圆。

严格来讲,所有人造卫星的轨道都是椭圆形的。。比如地球赤道同步卫星,是人类期望达到纯正圆形轨道的卫星,这样在地面上看地球赤道同步卫星,它会天空中的一个固定点。但是因为受多种其他因素的影响,卫星轨道不能完全达到正圆,而是一个比较接近正圆的椭圆。於是,在地面上看地球赤道同步卫星,它是在天空漂移,在画8字。

在万有引力作用下,行星绕恒星运动或卫星绕行星运动只有两种情况:椭圆或双曲线,其中只有椭圆是稳定的.圆只是椭圆的特例.

圆是一种理想状态,大多数卫星的运动并不要求达到圆的轨迹. 只有同步卫星希望更接近圆的轨迹.但实际上发射精度不可能达到正圆,而且空间力的作用复杂,任何因素的影响,都会使轨道发生变化,因此同步卫星也不是正圆的.

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