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人造衛星運動

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 用火箭把人造飛行器送入太空,使它按預定軌道圍繞某一行星或它的衛星的運動。圍繞地球運行的飛行器稱為人造地球衛星,圍繞月球的稱為人造月球衛星,圍繞火星的稱為人造火星衛星,而圍繞太陽運行的飛行器則稱為人造行星。下面討論的是圍繞地球運行的人造衛星的運動。

目錄

1 人造衛星運動 -正文

  人造衛星一般離地球較近,離月球較遠,離其他天體則更遠,所以人造衛星運動可近似地看作只受球形地球引力的作用,而這個引力就是通過地心的有心力(見有心力場)。因此,對人造衛星,可近似地用開普勒定律描述,只是把敘述改變如下:①人造地球衛星繞地球的軌道是個橢圓,以地心作為它的一個焦點;②人造地球衛星對地心的矢徑在單位時間內掃過相等的面積;③兩顆人造地球衛星繞地心橢圓軌道的半長徑的立方比等於它們繞地球周期的平方比。
  影響人造衛星運動的因素還有以下幾個:
  ①大氣阻力攝動 人造衛星的運動受高空大氣阻力的影響,對離地心遠的人造衛星,由於大氣較稀薄,受影響較小。大氣阻力使人造衛星的軌道不再成為閉合的橢圓,而成為不閉合的螺旋線那樣逐漸下降,軌道的偏心率也逐漸變小,軌道越來越圓,最後墮入地球較稠密的大氣層內焚毀。如果人造衛星裝有反衝火箭的回收裝置和降落傘,當然也可平安地返回地面。
  ②地球非球形攝動 地球近似於迴轉橢球,赤道部分稍為突出,這部分的引力使人造衛星的軌道面不再是個固定面,而是個轉動面。地球的非球形和質量分佈的不均勻使衛星軌道變得非常複雜。分析它的運動,可獲得有關地球質量分佈的有用資料。
  ③日月攝動 日月對人造衛星的攝動不容忽視,而且人造衛星離地越高,這種攝動越大。例如對用於通信目的的同步衛星,離地約有42200千米,它的運動受日月影響較大,就應特別考慮這種攝動。
  ④光壓的影響 太陽光輻射到地面的能量約為 10-1焦耳/(秒·厘米2)。假如能量全被吸收,光量子所產生的輻射壓強為106/c達因/厘米2≈3.3×10-5達因/厘米2(1達因=10-5牛頓),式中c為真空中的光速。這個壓強極小,在一般情況下,對地球運動的影響可以忽略。至於通信衛星和太陽能衛星,它們的表面積相對於它們的質量來說是較大的,太陽光輻射壓強對它們的累積效果就不能忽略了。特別是太陽能衛星,它的太陽板面積以平方千米計,更不能忽略光壓對運動的影響。此外,由於這種衛星有時穿過地球或月球的影區,而且還有地球的反光,因而情況相當複雜。
  ⑤相對論效應對近地點的影響 仿照水星近日點每年轉 0.43″的理論(見萬有引力),可以算出半長軸為10000千米,偏心率為0.25的人造衛星,近地點的轉角每年約為5.6″,即約為水星近日點轉角的10.7倍。但是,這效應比起上述其他四項還是較小的。

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