卫星发射绕地球转角速度变化吗(我国向东发射卫星的物理学道理)

物理学告诉我们:任何物体都有保持原来运动状态不变的特性,这个特性我们叫做惯性。根据牛顿第一定律的表达,任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态的特性,只是在地球上,没有不受力物体的存在,但物体固有的特性与受力与否无关。我们投出去的石头,虽不作匀速直线运动,但仍然有作匀速直线运动的趋势而向前运动,如果我们做个假设,这个石头受到的力均消失,石头就会逃离地球,在宇宙中作匀速直线运动。

卫星发射绕地球转角速度变化吗(我国向东发射卫星的物理学道理)(1)

地球的惯性很大,我国向东发射火箭,主要利用地球自转的惯性。从矢量运算法则来看,我国向东发射火箭,犹如我们平时顺风骑车或者顺水行舟,大大节省推力,节约了燃料的消耗。

发射卫星所需要的推力,与卫星的重量、发射倾角、发射方向、发射地点(纬度)有关。在其它因素相同时,向东发射,地球的自转使火箭获得一个初速度。当发射点处于赤道时,获得的初速度最大,可达到465m/s,对火箭的运载能力影响当然较大。

卫星发射绕地球转角速度变化吗(我国向东发射卫星的物理学道理)(2)

在向南或者向北发射极轨卫星时,向东的初速度对卫星没有作用,其运载能力当然要比向东要小,根据计算,向东发射火箭比发射极轨卫星的运载能力要大一倍左右。

我国发射地球同步转移轨道卫星,其运载能力最大,2016年11月3日20点43分,在文昌航天发射场成功发射升空。7月23日12时41分,中国首次火星探测任务"天问一号"探测器,在中国文昌航天发射场点火升空 。之所以选择海南文昌航天发射场,是因为海南省是我国最南边的一个省,也是最接近赤道的地方,目的是为了使火箭获得较大的发射初速度,节省推力,同时,提高火箭的运载能力。

卫星发射绕地球转角速度变化吗(我国向东发射卫星的物理学道理)(3)

赤道是最长的纬线,纬线是地球表面某点随地球自转所形成的轨迹,纬线都是圆形且两两平行,赤道最长,离赤道越远,周长越短。在不考虑地形起伏的条件下,地球自转的线速度在赤道处最快,向两极逐渐减小,极点为零。

地球自转的线速度计算公式是:V=COSθ×(R h) ×2π/T。v是线速度,T是自转周期,R是赤道半径,h是海拔高度,θ为地理纬度。可以看出,线速度的大小随海拔高度增加而增加,随地理纬度增加而减小,但海拔对线速度影响较小,这是由于地面上高山相对于地球半径来说,高度微不足道。通过计算,海拔高度增加5200米,线速度只增加了0.4m/s。

卫星发射绕地球转角速度变化吗(我国向东发射卫星的物理学道理)(4)

地球自转是绕轴自转。在北极上空观察,呈逆时针转动,在南极上空观察,呈顺时针转动,就是我们习惯上称的自西向东旋转,自转周期为一日。从地球上抛出去的物体,当它的线速度足够大时,就不会落到地面上而围绕地球旋转,这就是人造地球卫星的道理。

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