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据新华社西昌4月10日电:2011年4月 10日4时47分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道.这是一颗倾斜地球同步轨道卫星.这次发射是本年北斗导航系统组网卫星的第一次发射,也是我国“十二五”期间的首次航天发射.什么是倾斜地球同步轨道卫星呢?人民教育出版社1997年出版的高中《物理》第三册(选修本)第96面关于通信卫星轨道的叙述中有这样一段话:“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相同,相对于地面静止”.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面是静止的. 有的复习资料中亦有这样的练习题:“简单说明地球同步卫星为什么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什么是静止的?”,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.倾角为零(轨道平面和赤道平面的夹角)的圆形地球同步轨道才称为地球静止卫星轨道(即通常所说的同步轨道). 要实现与地球同步,得满足下列条件:卫星运行方向与地球自转方向相同;轨道倾角为0°;轨道偏心率为0,即轨道是圆形的;轨道周期等于地球自转周期(24 h).静止卫星的高度为35860公里.一般的通讯卫星、导航卫星都属于这种轨道的卫星.
还有一种卫星,轨道平面和赤道平面的夹角不为零, 周期等于地球自转周期几分之一, 在这种轨道上运行的卫星每天相同时刻出现的方向也大致相同,对地面上的人来说,也是一种同步卫星.
这两种轨道的区别有三:
1.轨道倾角
地球静止轨道是轨道倾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.
2.看到的现象
在地球同步轨道上运行的卫星每天在相同时间经过相同地方的天空,对地面上观察者来说,每天相同时刻卫星会出现在相同的方向上.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相同地方的上空,地面观察者看到卫星始终位于某一位置,保持静止不动.
3.点轨迹
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面移动,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.
根据轨道不同,地球同步卫星可分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星三种.
1. 同步轨道静止卫星
当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度,即卫星在地球赤道上空运行时,由于运行方向与地球自转方向相同,运行周期又与地球同步,因此,人们从地球上仰望卫星,仿佛悬挂在太空静止不动,所以,把零倾角的同步轨道称作静止轨道,在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星.
静止卫星上的天线所辐射的电波,对地球的覆盖区域基本是稳定的,在这个覆盖区内,任何地球站之间可以实现24小时不间断通信.因此,同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信,如电话通信、电视节目的转播等.
2.极地轨道同步卫星
极轨道:倾角为90°的人造地球卫星轨道.又称极地轨道.在极轨道上运行的卫星,每一圈内都可以经过任何纬度和南北两极的上空.由于卫星在任何位置上都可以覆盖一定的区域,因此,为覆盖南北极,轨道倾角并不需要严格的90°,只需在90°附近就行.在工程上常把倾角在90°左右,但仍能覆盖全球的轨道也称为极轨道.许多地球资源卫星、气象卫星以及一些军事侦察卫星采用太阳同步轨道,它们的倾角与90°只相差几度,所以也可以称其为极轨道.还有一些研究极区物理的科学卫星也采用极轨道.
倾斜轨道和极地轨道同步卫星从地球上看是移动的,但却每天可以经过特定的地区,因此,通常用于科研、气象或军事情报的搜集,以及两极地区和高纬度地区的通信.
[黑龙江海林林业局第一中学 (157100)]
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.倾角为零(轨道平面和赤道平面的夹角)的圆形地球同步轨道才称为地球静止卫星轨道(即通常所说的同步轨道). 要实现与地球同步,得满足下列条件:卫星运行方向与地球自转方向相同;轨道倾角为0°;轨道偏心率为0,即轨道是圆形的;轨道周期等于地球自转周期(24 h).静止卫星的高度为35860公里.一般的通讯卫星、导航卫星都属于这种轨道的卫星.
还有一种卫星,轨道平面和赤道平面的夹角不为零, 周期等于地球自转周期几分之一, 在这种轨道上运行的卫星每天相同时刻出现的方向也大致相同,对地面上的人来说,也是一种同步卫星.
这两种轨道的区别有三:
1.轨道倾角
地球静止轨道是轨道倾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.
2.看到的现象
在地球同步轨道上运行的卫星每天在相同时间经过相同地方的天空,对地面上观察者来说,每天相同时刻卫星会出现在相同的方向上.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相同地方的上空,地面观察者看到卫星始终位于某一位置,保持静止不动.
3.点轨迹
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面移动,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.
根据轨道不同,地球同步卫星可分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星三种.
1. 同步轨道静止卫星
当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度,即卫星在地球赤道上空运行时,由于运行方向与地球自转方向相同,运行周期又与地球同步,因此,人们从地球上仰望卫星,仿佛悬挂在太空静止不动,所以,把零倾角的同步轨道称作静止轨道,在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星.
静止卫星上的天线所辐射的电波,对地球的覆盖区域基本是稳定的,在这个覆盖区内,任何地球站之间可以实现24小时不间断通信.因此,同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信,如电话通信、电视节目的转播等.
2.极地轨道同步卫星
极轨道:倾角为90°的人造地球卫星轨道.又称极地轨道.在极轨道上运行的卫星,每一圈内都可以经过任何纬度和南北两极的上空.由于卫星在任何位置上都可以覆盖一定的区域,因此,为覆盖南北极,轨道倾角并不需要严格的90°,只需在90°附近就行.在工程上常把倾角在90°左右,但仍能覆盖全球的轨道也称为极轨道.许多地球资源卫星、气象卫星以及一些军事侦察卫星采用太阳同步轨道,它们的倾角与90°只相差几度,所以也可以称其为极轨道.还有一些研究极区物理的科学卫星也采用极轨道.
倾斜轨道和极地轨道同步卫星从地球上看是移动的,但却每天可以经过特定的地区,因此,通常用于科研、气象或军事情报的搜集,以及两极地区和高纬度地区的通信.
[黑龙江海林林业局第一中学 (157100)]