这一切都基于艾萨克·牛顿的物理定律。他著名的思想实验牛顿的炮弹很好地说明了这一点：
炮弹的速度越快，它落在离大炮越远的地方（不改变大炮的角度）。在某一时刻，炮弹的速度将足以完全克服重力，并将炮弹送入绕地球运行的轨道。牛顿第一定律说，一个静止的物体会保持静止力移动（直到），和一个物体移动将希望继续在同一方向相同（在同一行）和速度（直到它力量干扰一些运动）。
当一门大炮发射一颗平行于地面的炮弹时，这颗炮弹会永远保持直线运动。然而，重力会把它拉下来，直到它撞到地面，空气阻力会使它慢下来（稍微）。它落地的时间取决于它的速度。如果它跑得足够快，重力将不足以将它完全拉到地面上，因为它的惯性将导致它远离地面（由于地球的曲率）。如果这个速度刚刚好，把它拉走的惯性就会抵消重力，那么炮弹就会永远绕着地球转（也不完全如此;空气阻力会减慢速度，所以重力最终会胜出）。
卫星在地球大气层之外飞行，所以它们不会减速，但它们也必须以非常高的速度绕地球飞行，以抵消重力。地球轨道上的大多数卫星每天绕地球转许多圈。它们的运行速度取决于它们的轨道有多高。它们离地球表面越近，为了保持在轨道上，它们必须飞得越快。在离地面400公里的近地轨道上，它们在90分钟内完成一个完整的轨道。为了使卫星在地球上同一地点的上空保持静止，它们必须在离地球35000公里的高空。要在同一点上静止，这个点必须在赤道上，所以轨道就在赤道的正上方。
这就是卫星运行的方式。他们使用重型火箭发射到太空，但其中一种火箭在轨道上，它们根本不使用任何燃料；它们以惯性绕行星旋转。
现在，为了让卫星在任何一个特定的国家（不在赤道上）上空盘旋，它必须由一枚火箭推动才能停留在地球上空。如果没有惯性（来自高速轨道运动），它很快就会被重力拉下来。没有一枚足够大的火箭能使卫星长时间停留在地球上空。这就是为什么我们用简单惯性和圆形轨道环绕整个地球。
从某种意义上说，是的，你可以有一颗卫星在有限制的情况下盘旋在一个地区上空。
如果你把一颗卫星放在离地球表面35786公里的圆形轨道上，它绕地球一周正好需要一天。这被称为地球同步轨道。如果卫星的轨道与地球的赤道平面对齐，那么卫星将始终位于地球表面的同一点上方。这被称为地球静止轨道。在地面上的观察者看来，在地球静止轨道上的卫星似乎永远不会偏离它在天空中的位置。
如果一颗卫星在地球静止轨道上，那么它所面对的半球上的每个位置都有一个固定的视线。这就是为什么电视卫星被放置在地球同步轨道上的原因——地球上的卫星天线不必在天空中跟踪它们。
是的，利用地球同步卫星对特定区域进行持续监视是可能的。我并不是说间谍卫星就是这样工作的，但这在原则上是可能的。
