某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?已
问题描述:
某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,不考虑大气对光的折射.
答
设地球同步卫星的轨道半径为r,其受到的地球万有引力提供向心力,即:G
=mr(Mm r2
)22π T
对地面上的物体有:G
=m′gMm′ R2
由以上两式可得:r=(
)
T2R2g 4π2
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如图所示,观察者从A点到B点的时间内,将看不到卫星,由几何关系可知:sinθ=
R r
观察者看不见此卫星的时间:t=
T=2θ 2π
arcsin(T π
)4π2R gT2
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答:春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内观察者看不见此卫星的时间为:
arcsin(T π
)4π2R gT2
.1 3