Question

为什么同步卫星一定要在赤道上空?

Answer 1

首先,卫星能够停留在某一高度的原因是它在不停地环绕地球作高速的匀速圆周运动其向心力由引力提供——或者说离心力和引力持平（实际上卫星只受重力,并不存在什么向心力或离心力,后俩力不过是为了表达方便而加上去的）
那么,可见卫星必须时刻绕地球中心运动这样才能保持高度.——注意,一定是绕地球中心运动.并且这个匀速圆周运动的线速度必须保持恒定.
然后,地球是在自转的,卫星要想保持在同一个地区的上空,那么这个地区必须绕地球中心作圆周运动.而地球上只有赤道上的地方才是绕地球中心作圆周运动的.其他地方匀速圆周运动的中心是地轴上的一点而不是地球中心.
于是,为了让一个卫星保持高度,并且在一个地区上方,卫星就必须有恒定的线速度,并且这个线速度相应的角速度必须和这个地区的角速度一致.这个地区必须绕地球中心作匀速圆周运动.那就只有赤道上空了.