为什么地球同步卫星的时间周期不完全等于24小时?

时间:2021-11-02 08:57:37   作者:
你搜索这个问题就侧面说明你刚刚发现了恒星日和太阳日的区别。恒星日是地球相对于一个固定的视角旋转360度所花费的时间,比如遥远的恒星。地球旋转360度需要23小时56分4秒。太阳日是地球自转到太阳再次出现在天空中的同一位置所需要的时间。地球需要24小时才能做到这一点。

为什么会有这样的差别呢?区别在于地球也是绕着太阳转的。让我们用下面的两幅图来想象一下发生了什么。

为什么地球同步卫星的时间周期不完全等于24小时

左边的图忽略了地球绕太阳的公转。它只显示地球绕地轴旋转。地球是蓝色的圆圈。红色箭头代表地球上固定的东西,比如日晷。在这个场景中,围绕蓝色圆圈逆时针旋转23小时56分4秒后,红色箭头将再次直接指向太阳。这就是我们对一天的定义,如果地球不是绕着太阳转的话。

右边的图显示了这场革命的结果。虚线圈代表了一天开始时的地球。蓝色的圆圈代表一天结束时的地球。它已经。注意,在23小时56分4秒之后,红色箭头不再直接指向太阳。地球几乎绕太阳转了1度,所以它必须再转1度。如果我们每天的分钟数除以360,我们看到地球继续旋转一个额外的3分56秒,红色箭头结合径向向量。23小时,56分钟,4秒+ 3分56秒= 24小时。

我们把一天定义为24小时并不是因为我们关心地球的自转,而是因为我们关心太阳在天空中的位置。24小时等于1440分钟。

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现在让我们来谈谈你问的地球同步卫星。这颗卫星并不关心太阳从地球表面的明显位置。那颗卫星关心的是在地球上的一个固定点之上。如果地球旋转360度需要23小时56分4秒,那么地球静止轨道也必须是23小时56分4秒,即1436分4秒。
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