在地球上空衛(wèi)星雖然周期與地球自轉(zhuǎn)不同但他受地球自轉(zhuǎn)的引力嗎,如果受,為什么引力等于重力,不受為什么?
- 教育綜合
- 2023-09-25 12:59:40
同步通信衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí)受不受地球的引力為什么
同步通信衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí),當(dāng)然也受地球的引力。不然它就飛離地球了。
繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星,其受力都是相同的,就是軌道切線方向的慣性力(以離心力去理解也行)和地球引力(衛(wèi)星運(yùn)行的向心力),其合力就是使衛(wèi)星沿圓形軌道運(yùn)行的力。
與其他人造衛(wèi)星相比,地球同步衛(wèi)星只是運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等,且只能運(yùn)行在赤道上空,其他都一樣。衛(wèi)星運(yùn)行周期與軌道半徑成正比,在幾百公里高度的軌道上運(yùn)行的低軌道衛(wèi)星的周期只有90-100分鐘,而提高軌道高度,衛(wèi)星的周期就會(huì)加大。當(dāng)軌道高度提高到3.6萬(wàn)公里時(shí),衛(wèi)星的運(yùn)行周期就恰好是24小時(shí),與地球的自轉(zhuǎn)周期相同,從地球上看,衛(wèi)星好像固定在天空中的某一點(diǎn)不動(dòng)的,所以才叫“地球同步衛(wèi)星”。
但這時(shí),地球?qū)πl(wèi)星也是有引力的。如果沒(méi)有引力,衛(wèi)星就只憑慣性力動(dòng)力,衛(wèi)星就不會(huì)圍繞地球運(yùn)行了,它就會(huì)沿軌道切線方向飛離地球了。就是上圖中“F慣”的方向。
近地衛(wèi)星受不受到地球自轉(zhuǎn)的影響?為什么地面上的物體會(huì)隨著地球一起自轉(zhuǎn),而近地衛(wèi)星卻不受其影響呢?
地球自轉(zhuǎn)的時(shí)候,站在地面上的物體被地面的摩擦力帶著一起跟著地球自轉(zhuǎn);但是,對(duì)于近地衛(wèi)星,地球想把力量傳到它的上面,那通過(guò)空氣嗎? 可是近地衛(wèi)星處于近乎真空的環(huán)境中,也傳不過(guò)去呀!只有萬(wàn)有引力能夠通過(guò)重力場(chǎng)作用于衛(wèi)星上,但那只是引起近地衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)的離心力。 所以,近地衛(wèi)星不受地球自轉(zhuǎn)的影響。人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),只受地球引力作用嗎?為什么???
人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做圓周(其實(shí)橢圓)運(yùn)動(dòng),受到的力有很多,其中包括地球引力、太陽(yáng)和其他天體的引力、光壓力、粒子流沖擊力。
但是相對(duì)于地球引力來(lái)說(shuō),其他力都微乎其微,可以忽略不計(jì)。
在計(jì)算人造衛(wèi)星環(huán)繞地球的運(yùn)動(dòng)速度時(shí),計(jì)算內(nèi)容僅限于因運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力,只要這個(gè)力跟人造衛(wèi)星與地球間的萬(wàn)有引力達(dá)到平衡,衛(wèi)星即可在其軌道上正常運(yùn)行。
萬(wàn)有引力公式,如上圖所示。
地球赤道上空的同步衛(wèi)星相對(duì)地球靜止,并與地球同步繞軸轉(zhuǎn)動(dòng).它是否受力的作用?為什么?
這里相對(duì)地球靜止,其實(shí)是相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)參考系靜止。 設(shè)想一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán),你站在圓盤(pán)中央,你會(huì)隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí)你看在圓盤(pán)邊緣的一個(gè)物體(比如木馬),你會(huì)認(rèn)為他是靜止的。 現(xiàn)在假設(shè)你有了特異功能,你可以漂浮,現(xiàn)在你稍微離開(kāi)這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)一點(diǎn)點(diǎn),這是你就不會(huì)在隨圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)了,這時(shí)你就認(rèn)為木馬在轉(zhuǎn)動(dòng)了。 在上面的例子中,你(觀察者)的位置沒(méi)有變化,但卻得出兩個(gè)不同的結(jié)論。這就是靜止系與轉(zhuǎn)動(dòng)參考系的區(qū)別。轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中物體受力很復(fù)雜,做題要用靜止系做。相對(duì)于靜止系,衛(wèi)星很顯然不是靜止的。為什么衛(wèi)星在失去推力以后,依然能夠在太空繞地球自轉(zhuǎn)?
人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度基于地球中心,衛(wèi)星在地面上隨地球旋轉(zhuǎn),因?yàn)閼T性從西向東,相對(duì)于地球中心,有一定的速度,沿著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射運(yùn)載火箭充分利用了這一初始速度,可以節(jié)省原材料,從重力中發(fā)射火箭需要第一個(gè)宇宙速度,這需要巨大的能量,由于沿地球的旋轉(zhuǎn)方向,由于慣性,火箭的初始速度與地球的初始速度一致。因此,相對(duì)于相反的方向節(jié)省了發(fā)射能量。
一般來(lái)說(shuō),人造地球衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星,如果它們與地球的自傳體方向相反,則無(wú)法保證同步,衛(wèi)星將失去意義,根據(jù)天體的圓周運(yùn)動(dòng)公式,已知衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度僅與工作半徑有關(guān),并且方向與初始發(fā)射方向一致。因此,向相反的方向跑是可以的,但這是沒(méi)有意義的。衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)是由行星的磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)的,行星的旋轉(zhuǎn)是由太陽(yáng)的磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)的,太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)是由萬(wàn)有引力引起的。
天體的旋轉(zhuǎn)是由萬(wàn)有引力引起的,那么是什么導(dǎo)致了天體的旋轉(zhuǎn)呢,由于人類還沒(méi)有找出旋轉(zhuǎn)的原因,他們認(rèn)為天體的旋轉(zhuǎn)是所有天體固有的或固有的。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),只有一些較大的天體有旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,一些較小的行星和衛(wèi)星沒(méi)有旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。月球的旋轉(zhuǎn)周期和革命周期完全一樣,這似乎是一個(gè)無(wú)可爭(zhēng)議的事實(shí)。
但實(shí)際情況是什么,月亮不旋轉(zhuǎn),原因是,當(dāng)月亮繞著地球旋轉(zhuǎn)時(shí),同一個(gè)人的手用繩子拉球繞著手旋轉(zhuǎn)沒(méi)有區(qū)別。球的一邊總是面對(duì)手,而另一邊面對(duì)手,球旋轉(zhuǎn)了嗎,當(dāng)然不是,因此,月球他是不旋轉(zhuǎn)的,因?yàn)樵虑虻男D(zhuǎn)周期不存在,簡(jiǎn)而言之,在太陽(yáng)系中,衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)是由行星的磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)的。
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