
衛星以圓形的軌道圍繞地球運轉(通常所說的圓形實際上只是個特例)因為它們的運轉速度足以超越因地心引力而導致它們經常向地球逆行的速度。它們體驗了「向心力」加速度——向心力是一種向軌道中心運轉的速度。這個模型也經常被用作展示地球如何圍繞太陽運轉,雖然地球圍繞太陽運轉的軌道沒有衛星圍繞地球運轉的軌道那麼圓。
雖然這個並不能解釋為什麼衛星的運轉軌道會消失並且衛星殞落到地球。如果唯一的作用力就是永遠不變的地球引力的話,那麼每一個軌道應該像以前那樣——衛星不應該殞落到地球。
然而,衛星確實會殞落到地球,因為它們不是在一個絕對真空的空間運轉——地球的大氣層向宇宙空間延伸得很廣,即使非常稀薄(不像在地球周邊那麼厚)。那麼稀薄的大氣像你們所熟知的其它液體那樣流動——例如,水。它的流動會減慢衛星的運轉速度(因為摩擦力)。
在同等地球引力的作用下,運轉得越來越慢的衛星意味著運轉軌道越來越靠近地球——大氣層的密度越來越大。密度越來越大的大氣層意味著摩擦力越來越大,因此衛星運轉的速度越來越慢,運轉的軌道也加速消失。正如你們所注意到的,這樣導致運轉軌道從最初的減速逐步加速地減速直到衛星恰巧與大氣層撞個正著並燃燒。
雖然這個答案沒能回答那個問題——地球圍繞太陽運轉速度減慢是否因為與太陽外層的「大氣層」接觸了。最直接的回答是否定的,——因為太陽離地球很遠而且由於地球質量很大,任何作用力相對而言也是很小的,對加速度的影響就更小了。實際上,如果軌道開始消失,那麼來自太陽的輻射壓力將增強,這樣將限制軌道消失的速度。因此,總的來說——不大可能。
謹記牛頓的運動定律將有助於解釋這個問題。一個物體將保持靜止或以均速運動直到有外力作用將其改變。衛星的運轉軌道會消失是因為它們的整體質量相對來說很輕,所以僅需很小的作用力足以改變它們的運轉速度導致運轉軌道消失。地球的質量很重而不太可能遇到足夠大的作用力使其減慢運轉速度。地球將在其運轉軌道上安全地運轉直到太陽變成一個紅色的大火球而將其吞沒。
地球圍繞著太陽以一億四千九百六十萬公裡的平均速度運轉,而且公轉一圈需要大概365.256天(1個回歸年)。在此期間,地球運轉了九億四千萬公裡(五億八千四百萬米)。地球的運轉軌道的偏心率為0.0167。因為在太陽-地球系統中,太陽的質量佔比為99.76%,地球運轉軌道中心與太陽的中心非常接近。
從地球上看,每個太陽日星球在軌道上前進運動讓太陽相對於其它星體來說以1°(或者太陽或月亮每12小時運轉的直徑)向東移動。地球的公轉速度平均約為30公裡/秒(109044公裡/小時;67756英裡/小時)。這個速度足以覆蓋地球7分鐘內運行的直徑和4小時內向月亮方向移動的距離。
從太陽或地球的北極觀察,地球是以反時針方向圍繞著太陽運轉的。從相同的觀察點看,地球和太陽都是圍繞著它們各自的軸心以反時針方向運轉的。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. physlink
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