Question

为什么人造卫星在变轨时沿着椭圆轨道运动？（高中物理）

Answer 1

物体以每秒7．9千米的速度，以水平方向抛出去，就能够环绕地球运行
了。这叫环绕速度(即第一宇宙速度)。但是还没有挣脱地球的引力范围，不
能飞离地球。如果我们继续增加物体的速度，那么物体虽然还不能挣脱地球
的引力作用，但是运行轨道就不是圆形，而是被拉成较扁的椭圆了。速度越
快，椭圆轨道就更扁更长。由于发射人造卫星的速度一般总比环绕速度要大
(在每秒8～11．2千米之间)，因此卫星飞到地球的另一边，总要远一些，轨
道就变成椭圆形的了。当然，最大限度不能超过每秒11．2千米(也就是脱离
速度，即第二宇宙速度)，否则就会摆脱地球的引力而飞出去，像地球一样
围绕太阳运行，成为人造行星了。
人造卫星的轨道是要根据发射的目的来选择的。有的是比较接近圆形的
轨道，有的是椭圆形的轨道。例如，为了军事目的而发射的卫星和通讯卫星
，在卫星上装上照相机或电视，不能飞得太远，也不能使近点和远点相差太
大，所以往往选择高度为300～400千米的比较接近圆形的轨道。
如果是为了科学研究(研究地球不同高度上磁场的强度，大气压力、温
度、密度，宇宙空间辐射的强度分布……)，为了使探测范围更大些，那么
就要求选择扁的轨道。我国第一颗人造卫星就装了许多科学仪器，进行科学
研究，它的近地点是439千米，远地点是2 384千米，所以是一个扁的椭圆轨
道。我国1971年3月3日成功地发射的科学实验人造地球卫星，是一颗进行多
种科学研究的卫星，它的近地点是266千米，远地点是l 826千米，轨道又比
第一颗卫星更扁了些。