
运行周期与地球自转周期相等的人造地球卫星轨道。以这种轨道运行的人造卫星每天在相同时间经过相同地方的上空。当轨道为圆形且倾角为0°时,人造卫星与地面相对静止,固定在赤道上空,则称为“对地静止轨道”。气象卫星、通信卫星、广播卫星等应用卫星常采用这种轨道。
地球同步轨道是指卫星绕地球公转的周期与地球自转周期(23小时56分4秒)完全一致的轨道,其轨道高度为35,786公里,轨道倾角为0度。该轨道上的卫星运行方向与地球自转方向相同,因此从地球表面观测时,卫星始终固定在赤道上空某一经度的位置。这一特性使其成为通信卫星、气象卫星和广播卫星的理想选择。
从轨道力学角度分析,地球同步轨道需满足开普勒第三定律的特定条件。轨道半径计算公式为: $$ T = 2pi sqrt{frac{a}{mu}} $$ 其中$T$为轨道周期,$a$为轨道半长轴,$mu$为地球引力常数(3.986×10⁵ km³/s²)。通过公式推导可得,当轨道周期与地球自转恒星周期相等时,轨道高度必定为35,786公里。
在实际应用中,地球同步轨道卫星需要定期进行轨道修正以维持定点位置。根据国际电信联盟《无线电规则》,各国需向国际频率登记局申请轨道位置,相邻卫星间距通常不小于0.5度以防止信号干扰。中国自主研发的东方红系列通信卫星即采用该轨道,其设计寿命可达15年。
需要注意的是,地球同步轨道与地球静止轨道存在细微差异:前者泛指周期匹配的轨道,后者特指轨道倾角为0度的圆轨道。美国NASA喷气推进实验室的轨道数据库显示,目前约有500颗有效卫星运行在该轨道区域,轨道资源已呈现紧张态势。
地球同步轨道(Geosynchronous Orbit,GSO)是指运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)一致的人造卫星轨道。以下是详细解释:
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