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定义:同步卫星指的是绕地球公转周期等于地球自转周期的卫星,地面上的人看,同步卫星和地面相对静止,总保持在赤道正上方。
同步卫星一般作为通讯卫星使用。
2基本性质:根据定义及万有引力定律,可以得出同步卫星的一些基本性质如下。
①周期:T=24h;
②公转方向:和地球自转同向,即自西向东转;
③轨道位置:必须在赤道正上方;
④高度:h=5.6R地,即r=6.6R地;
⑤角速度:ω=15°/h;
⑥线速度:v=3.08km/s;
3常见问题:一般万有引力的问题出在选择题中,极少会出题。在选项中,关于同步卫星,往往会出类似下面的问题。
①对比同步卫星速度和放在赤道上物体的速度。
它们的角速度一样,线速度与半径成正比,即v=ωr,故同步卫星的线速度大。
②对比同步卫星和近地卫星的速度。
对于同一颗中心天体的圆轨道卫星而言,越远越慢(T大、v小、ω小、a小),因此同步卫星的速度小。
③同步卫星的速度。
在同步卫星速度的时候,切记它的轨道半径要用R地+h,不可大意直接用了h。
④同步卫星的发射问题涉及到卫星变轨问题。
卫星变轨问题,将在下一篇文章中讨论。由于越远越慢,同步卫星的速度小于7.9km/s,但它却是加速上去的。
⑤同步卫星的六个确定。
同步卫星的性质中,有六个确定的东西,即上面基本性质六条。例如自转方向、赤道正上方等,这些必须牢记。
⑥地面上看,同步卫星是静止的,那么同步卫星处于平衡状态吗?
答案是否定的。因为相对于地球而言,同步卫星是做匀速圆周运动,而非静止或匀速直线运动。从另一方面来说,同步卫星所受合力为引力,而平衡状态指的是合力为零。
⑦同步卫星用于通讯,必须是位置合适的三颗或以上的同步卫星才能做到(赤道)全面覆盖。
单独一颗同步卫星,其信号覆盖面积并不能达到地球的半个球面。通常我们高中不太可能研究立体上的信号覆盖问题,因为太困难。单以赤道为研究内容,一颗同步卫星信号覆盖到赤道上的区域对应圆心角大约163°,因此必须三颗或者三颗以上才能完整覆盖。为了使用更少同步卫星实现更大范围覆盖,一般会让三颗同步卫星处在等边三角形的三个顶点位置。
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