生活中的物理-同步卫星的轨道

2015-08-09 8:49:15 暂无评论阳光倾城常识科普 875

《物理》第三册（选修本）第96面关于通信卫星轨道的叙述中有如此一段话：“通信卫星的轨道一般都采用‘地球静止轨道'，也称‘地球同步轨道'．即卫星转动的周期与地球自转的周期同样，相对于地球静止．”这段话容易让人理解为：地球同步轨道就是地球静止轨道．处于同步轨道上的卫星相对于地球是静止的．
　　有的复习资料中亦有如此的练习题：“简单表明地球同步卫星为啥只能在赤道平面内绕地球旋转．”、“地球同步卫星相对于地球上的一点为啥是静止的？”，这也是将地球同步轨道与地球静止轨道混为一谈．
　　实际上，地球同步轨道与地球静止轨道不是一回事，它们之间有共同点也有较大区别．
　　地球同步轨道与地球静止轨道都是运行周期（23小时56分04秒）同样的人造地球卫星轨道．
　　这两种轨道的区别有三：
第一，轨道倾角有区别．
　　地球静止轨道是轨道倾角（轨道平面和赤道平面的夹角）为零的圆形地球同步轨道．即地球静止轨道一定在赤道平面上；而地球同步轨道平面可与赤道平面成一不为零的夹角．
第二，观察者看到的现象不同．
　　在地球同步轨道上运行的卫星每天在同样时间经过同样地方的天空，对地面上观察者来说，每天同样时刻卫星会出现在同样的方向上．在一段连续的时间内，卫星相对于观察者可以是运动的．而处于地球静止轨道上运行的卫星每天任何时刻都处于同样地方的上空，地面观察者看到卫星始终位于某一位置，保持静止不动．
第三，星下点轨迹不同．
　　人造地球卫星在地面的投影点（或卫星和地心连线与地面的交点）称为星下点．卫星运动和地球自转使星下点在地球表现移动，形成星下点轨迹．地球同步卫星的星下点轨迹是一条8字形的封闭曲线，而地球静止卫星的星下点轨迹是一个点．
　　鉴于上述原因，笔者以为将高中《物理》第三册（选修本）第96面上的那句话“也称‘地球同步轨道'”改成“是‘地球同步轨道'的一种”更好。