题目
地球同步轨道(GEO)卫星的轨道高度约为多少?A. 500 kmB. 2000 kmC. 35786kmD. 100,000 km
地球同步轨道(GEO)卫星的轨道高度约为多少?
A. 500 km
B. 2000 km
C. 35786km
D. 100,000 km
题目解答
答案
C. 35786km
解析
地球同步轨道卫星(GEO)的关键特征是其轨道周期与地球自转周期相同(约24小时),使其在地面观察者看来保持静止。
考查要点:
- 轨道高度与运行周期的关系:轨道半径越大,卫星运行周期越长。
- 地球同步轨道的特殊性:需满足轨道周期等于地球自转周期。
- 记忆关键数据:地球同步轨道高度约为35786公里(轨道半径约42000公里,减去地球半径后得到高度)。
破题关键:
- 排除明显不合理选项(如D选项100,000 km远超实际值),结合常识判断正确答案。
地球同步轨道卫星的轨道高度可通过以下步骤确定:
- 基本公式:根据万有引力提供向心力,有
$\frac{GMm}{r^2} = \frac{m4\pi^2 r}{T^2}$
其中,$r$为轨道半径,$T$为轨道周期(24小时)。 - 轨道半径计算:
化简公式得
$r^3 = \frac{GMT^2}{4\pi^2}$
代入地球质量$M \approx 5.972 \times 10^{24} \ \text{kg}$、引力常数$G \approx 6.674 \times 10^{-11} \ \text{N·m}^2/\text{kg}^2$,计算得$r \approx 42,000 \ \text{km}$。 - 轨道高度:
轨道高度$h = r - R_\text{Earth}$,其中地球半径$R_\text{Earth} \approx 6371 \ \text{km}$,因此
$h \approx 42,000 \ \text{km} - 6,371 \ \text{km} = 35,629 \ \text{km}$
与选项C(35786 km)接近,误差因参数精度不同导致。