Question

为什么地球同步卫星是赤道上的物体？

Answer 1

同步卫星的意思就是和地球自转周期同步，即周期为24小时。
赤道上的物体不是卫星，是放在地面上的，比如一块石头放在地面上，一个人站着地面上，周期和地球同步，为24小时。注意赤道上物体和卫星有一点截然不同，卫星是引力完全提供向心力，而赤道上的物体向心加速度很小，引力和支持力的差提供向心力。
近地卫星是在地面附近的空中环绕的卫星，运行速度是第一宇宙速度。
这三者的比较：
周期上来说，赤道上的物体和同步卫星相同，都大于近地卫星，近地卫星的周期计算
GMm/R^2 = m(2π/T)^2 R，可以计算出T，也可以用赤道周长除以第一宇宙速度，粗略计算是5000到5100秒之间，远远小于24小时。
速度上，可以用GMm /R^2 = mv^2/R，可以得到v^2R = GM是常数，即卫星的环绕半径越大，线速度越小。赤道表面的物体线速度为地球自转带来，和卫星不是一个体系中的，大约是463米/秒，所以卫星的线速度和地球自传速度，没有必然的关系。但是同步卫星和地球自转来比较，是非常容易的，它们的角速度相同，同步卫星的半径比地球半径大，因此线速度大。
加速度，近地卫星最大，约等于g，随着半径增大，逐渐减小，用GM/R^2计算
赤道上的物体，加速度和卫星同样不属于一个体系，是一个常数，为地球自转的角速度*地球半径
= 4π^2 R地 / 86400^2。