地球引力場攝動力對衛星的運動有哪些影響

2021-05-31 14:17:59 字數 5126 閱讀 9035

1樓:和順安

靜止軌道衛星位置偏離,低軌道衛星軌道偏離

地球引力場攝動衛星對衛星的運動有哪些影響

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人造地球衛星運動理論 正文編輯本段 如果地球是一個密度均勻的正球體,又沒有大氣阻力和其他天體的攝動,人造地球衛星的運動就是簡單的橢圓運動。然而,實際上它的運動受到許多攝動因素的影響,這是現代天體力學的一個重要的研究課題。

攝動因素 影響人造衛星運動的主要攝動因素有:①地球非球形攝動(即地球形狀攝動);②大氣阻力攝動;③太陽光壓攝動;④日、月引力攝動等。

地球非球形攝動 地球並不是一個正球,而是更接近於一個橢球。地球赤道突出部分對衛星的吸引,使衛星不再沿一個固定的橢圓運動,這不僅使衛星軌道平面繞地球極軸不斷轉動,同時還使橢圓軌道在軌道平面內不停旋轉。這種轉動的速度主要取決於地球扁率,並同衛星軌道平面對赤道的傾角和橢圓軌道的大小有關。

衛星繞地球飛行的週期越長,轉動的速率就越小。此外,地球扁率還引起許多週期性的攝動,使衛星圍繞著軌道橢圓振動,其振幅有時可達幾公里。地球赤道突出部分是影響衛星運動的最重要因素之一。

另外,地球形狀不是一個嚴格的橢球,其內部質量分佈也不均勻,地球引力場相當複雜,若按球諧式表示,則其式中,還含有很多高階項。它們的主要影響是引起大量的週期攝動,儘管這些週期攝動一般都不大,卻增加了衛星運動的複雜性。

大氣阻力攝動 人造衛星在高空大氣中運動,不斷受到大氣的阻力作用。大氣阻力攝動主要是改變衛星軌道的形狀和大小,而對衛星軌道面的影響很小。由於大氣阻力集中在衛星近地點附近,衛星軌道形狀和大小的變化便具有如下特點:

首先降低衛星遠地點高度,而近地點高度基本不變,使得衛星軌道越變越圓,然後再使軌道越變越小,最後,衛星終於在稠密的大氣中隕落。對於近地衛星來說,大氣阻力是決定衛星壽命的主要因素。

太陽光壓攝動 這種攝動本身是一種保守力。如果沒有地影,它只會使衛星軌道產生週期性變化;由於存在地影,衛星所受的光壓是間斷的和不對稱的,這就使衛星能量發生變化,從而影響到半長徑。太陽光壓攝動,對於面積質量比大的衛星,如氣球衛星,會起重要的作用。

日、月引力攝動 日、月引力對人造衛星的攝動,與經典天體力學中第三天體的攝動是相同的。對於近地衛星,日、月引力攝動的量級較小,但衛星越高,這種攝動就越大,到了地球同步衛星的高度,攝動就十分顯著。日、月引力攝動的另一特點是使衛星軌道產生許多長週期項,其中還有共振項(見共振理論),而且偏心率的長週期項同偏心率本身成正比。

這就使軌道較扁的遠地衛星的軌道偏心率在一段時間內越變越大,有時甚至使衛星的近地點很快降到稠密大氣層中,衛星因而隕落。

此外,影響衛星運動的攝動因素還有海潮攝動、地球反射光壓攝動、地球紅外輻射攝動以及座標系本身運動所引起的附加攝動等,在計算精密衛星星曆錶時,應適當考慮這些攝動。

運動理論 對人造衛星運動的研究,沿用了經典天體力學中的級數法。在級數時,通常認為表徵地球扁率的二階帶諧係數為一階小量,而其他攝動為二階小量。與經典的行星運動理論一樣,人造衛星的運動理論,也有一階理論、二階理論、三階理論……之分。

不過,由於衛星運動快,長期攝動的影響非常顯著,幾天之後攝動量就相當大。因此,人造衛星的一階運動理論,通常是指包含了二階長期攝動和一階週期攝動的理論;而二階運動理論是指包含了三階長期攝動及二階週期攝動的理論……等等。在六十年代,人們研究的是一階運動理論,其距離精度約為10米(速度為1釐米/秒),這與當時的觀測精度是相適應的。

採用鐳射測距和多普勒測速技術之後,衛星觀測精度大大提高,人造衛星鐳射測距的精度已達幾釐米,多普勒測速精度也已達0.1毫米/秒。為了能從這樣高精度的觀測中提取全部資訊,人造衛星的運動理論必須準確到 1釐米的精度。

這就需要人造衛星的二階運動理論,甚至三階運動理論。

人造衛星的一階運動理論,通常採用分析方法進行研究,並可將各種攝動因素分開處理。對於地球非球形攝動,2023年古在由秀採用平均要素法,首先提出了一階運動理論。後來,巴特拉科夫又利用人造衛星的能量積分,進一步完善了這個理論,布勞威爾則採用蔡佩爾變換(見攝動理論)成功地解決了這個問題。

此外,一些學者還研究了大氣阻力攝動、太陽光壓攝動和日月引力攝動等問題。

二階運動理論的分析方法,一般都侷限於地球非球形攝動。2023年古在由秀首先創立二階運動理論,把運動理論的精度提高到了一個新的水平。2023年阿克斯內斯用包含了部分一階影響的軌道作為中間軌道,推出了二階運動理論。

他採用了希爾變數並利用堀源-李變換,所以他的表示式要比古在由秀的簡潔得多。由於二階運動理論的公式繁複,推導困難,人們開始使用電子計算機來幫助解決這個問題,在計算機上建立了泊松級數的運算程式,並用以推導天體力學中的繁複的公式。2023年,木下宙建立了三階運動理論。

與此同時,其他攝動的計算也更精細了,例如,考慮到大氣密度的週日變化、半年變化、扁球效應、日月引力攝動的短週期項、潮汐項等。這些研究提高了衛星運動理論的精度,但是,由於沒有解決聯合攝動問題,分析方法所用的物理模式,始終是某種簡化了的模式,精度不夠高;而且分析方法推導繁複,即使用電子計算機,要推出幾萬項甚至幾十萬項的攝動,計算量也很大。因此,很多實用部門就乾脆使用天體力學數值方法來解決人造衛星的運動問題。

然而,數值方法計算時間太長,積累誤差也較大,因此,人們又開始使用半分析、半數值的方法:短週期攝動用分析方法計算;長期、長週期攝動用數值方法計算。這種方法,對於得到分米級精度的運動理論是合適的。

應用 對人造衛星運動的研究,是發展空間事業的理論基礎之一。利用人造衛星運動特徵設計的太陽同步軌道,成功地用於氣象衛星、地球資源衛星,保證衛星照相得到有利的日照條件。利用人造衛星運動理論並結合實際觀測,可以精密測定測站的地心座標、地球引力場和高層大氣密度;人造衛星的運動理論,現在還廣泛用於導航事業,併成功地用來測定極移。

人造衛星運動理論的研究,向天體力學提出了許多新的課題。對人造衛星的一些攝動特點(非引力攝動較大,大氣密度變化複雜,不連續的太陽光壓攝動等)的研究,豐富了攝動理論;在研究人造衛星運動過程中逐步形成的堀源-李變換,促進了經典變換理論的發展;對「臨界角」及其他共振問題的研究,推動了共振理論研究的發展。此外,人們還提出了許多種適用於研究人造衛星運動的中間軌道以及計算其殘留攝動的方法等,所有這些都推動了天體力學的發展

日月引力對衛星的運動有哪些影響?

3樓:齊書立

地球受日月引力的影響產生潮汐現象,而地球的潮汐又將對衛 星的運動產生影響,

4樓:匿名使用者

會有影響的啦,不然潮汐是哪兒來的?

重力場對衛星有什麼重要作用或者意義?

5樓:匿名使用者

地球重力場是地球的一種物理屬性。表徵地球內部、表面或外部各點所受地球重力作用的空間。根據地球重力場的分佈,可以研究地球內部結構、地球形狀以及對航天器的影響。

  受地球重力作用的空間範圍。研究地球的重力場,在大地測量學中可用以推求平均地球橢球的形狀,建立國家大地網和國家水準網;在空間科學中用以確定空間飛行器受地球引力場作用的軌道改正;在固體地球物理學中用以研究地球內部構造及礦產資源分佈。  由於地球內部質量分佈的不規則性,致使地球重力場不是一個按簡單規律變化的力場。

但從總的方面看,地球非常接近於一個旋轉橢球,因此可將實際地球規則化,稱為正常地球,同它相應的重力場稱為正常重力場。地球重力場的非規則部分稱為異常重力場。地球重力場中任一點的重力位與正常位之差值稱為擾動位。

擾動位是由於地球的質量分佈和形狀與平均地球橢球有所不同而引起的。與擾動位相應的有重力異常和擾動重力。  根據全球重力測量和衛星大地測量的結果,可以確定地球的總質量和地球的平均密度;配合天文測量結果,可以求出地球繞其自轉軸的轉動慣量;根據地面上大範圍甚至全球範圍的重力測量結果,可以研究地核-地幔邊界的起伏,地幔地殼邊界的起伏,地幔中的熱對流,地殼均衡的狀態等。

地球重力場在地球物理學、海洋學和空間技術中佔有特別重要的地位。它直接反映地球內部的密度分佈。從地幔產生的長波訊號,到大陸岩石圈和海底地殼的區域性特徵等,都反映在地球重力場中。

用一組重力位係數來表示相應的地球重力場,稱為地球重力場模型。它的作用可簡單歸納為以下幾點:(l)衛星大地測量定位的精度取決於衛星定軌的精度,而全球重力場模型是精密定軌的基礎。

(2)通過地球重力場模型及對地球外部重力場的分析,可為地球物理學和地質學提供地球內部結構和狀態的資訊。(3)地球重力場模型可精確確定地球的扁率。(4)各國的區域性座標系與全球座標系的精確轉換,需要區域性大地水準面資料,而大地水準面屬地球重力場的一個等位面。

(5)大地測量觀測是在地球重力場內進行的,資料的處理和歸算要知道地球重力場。(6)人造衛星、洲際導彈軌道的攝動與地球外部重力場密切相關。(7)重力勘探是重力學原理在勘探地下資源方面的應用,根據區域性重力場變化規律可以反推礦藏位置和範圍。

衛星受到的攝動力主要包括哪些?

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(1)地球重力場攝動,其中主要項是地橢攝動(視地球為橢球);

(2)月球引力和太陽引力攝動;

(3)大氣阻力攝動、太陽光壓攝動;

(4)地球潮汐攝動。

衛星受到地球引力的大小與什麼有關

7樓:陽光語言矯正學校

根據萬有引力公

bai式f引=gmm / r²。

其中g為萬有引du力常數,

zhim為地球質量dao,m為衛星質量,r為衛星中心回與地球中心的距離。

由此答可知,g和m都為常量,因此,衛星受到的地球引力與自身的質量,以及距離地心的距離有關。

8樓:首贏軍團

由萬有引力公式f=mmg/(r*r)可知與地球和衛星質量,還有衛星和地球之間的距離有關

9樓:大神

f=gmm/r^2 (注:m:地球質量m;衛星質量)

希望採納

引力作用對地球有哪些影響

10樓:匿名使用者

大洋來潮汐是在月球、太陽等天體自引力作用下所產生的。

在萬有引力的作用下,月亮對地球上的海水有吸引力,人們把吸引海水漲潮的力叫引潮力,地球表面各地離月亮的遠近不一樣,所以,各處海水所受的引潮力也出現差異,一般正對著月亮的地方引潮力就大,而背對著的月亮的海水所受引潮力變小,離心力變大了,海水在離心力的作用下,象背對月亮那面跑,於是也會出現長潮,由於天體是運動的,各地海水所受的引潮力不斷在變化,使地球上的海水發生了時漲時落的運動,從而形成了潮汐現象。

潮汐是非常守時的,它幾乎和時鐘一樣準,月亮繞地球一週是24小時48分鐘,潮汐的週期也是24小時48分鐘,一晝夜之間大部分海水有一次面象月亮,一次背對月亮,海水自然有兩次漲落。

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