问题
计算题
已知地球的自转周期和半径分别为T和R,地球同步卫星A的圆轨道半径为h。卫星B沿半径为r(r<h)的圆轨道在地球赤道的正上方运行,其运行方向与地球自转方向相同。求:
(1)卫星B做圆周运动的周期;
(2)卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔(信号传输时间可忽略)。
答案
(1);(2)
(arcsin
+arcsin
)T
题目分析:(1)设卫星B绕地心转动的周期为T′,地球质量为M,卫星A、B的质量分别为m、m′,根据万有引力定律和圆周运动的规律有:
=mh
①
=m′r
②
联立①②两式解得:T′= ③
(2)设卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔t,在时间间隔t内,卫星A和B绕地心转过的角度分别为α和β,则:α=×2π,β=
×2π ④
若不考虑卫星A的公转,两卫星不能直接通讯时,卫星B的位置应在下图中B点和B′点之间,图中内圆表示地球的赤道。
由图中几何关系得:∠BOB′=2(arcsin+arcsin
) ⑤
由③式知,当r<h时,卫星B比卫星A转得快,考虑卫星A的公转后应有:β-α=∠BOB′ ⑥
由③④⑤⑥式联立解得:t=(arcsin
+arcsin
)T