球對稱地球

如果地球是一個密度均勻的正球體,又沒有大氣阻力和其他天體的攝動,人造地球衛星的運動就是簡單的橢圓運動。然而,實際上它的運動受到許多攝動因素的影響,這才誕生現代《天體力學》。

作用
球對稱地球理論影響人造衛星運動的主要攝動因素有:①地球非球形攝動(即地球形狀攝動);②大氣阻力攝動;③太陽光壓攝動;④日、月引力攝動等。
地球不是一個正球,是接近於一個橢形球體。地球赤道突出部分對衛星的吸引,使衛星不再沿一個固定的橢圓而運動,這不僅使衛星軌道平面繞地球極軸不斷轉動,同時還使橢圓軌道在軌道平面內不停旋轉。這種轉動的速度主要取決於地球扁率,並同衛星軌道平面對赤道的傾角和橢圓軌道的大小有關。衛星繞地球飛行的周期越長,轉動的速率就越小。此外,地球扁率還引起許多周期性的攝動,使衛星圍繞著軌道橢圓振動,其振幅有時可達幾公里。地球赤道突出部分是影響衛星運動的最重要因素之一。另外,地球形狀不是一個嚴格的橢球,其內部質量分布也不均勻,地球引力場相當複雜,若按球諧展開式表示,則其展開式中,還含有很多高階項。它們的主要影響是引起大量的周期攝動,儘管這些周期攝動一般都不大,卻增加了衛星運動的複雜性。
人造衛星在高空大氣中運動,不斷受到大氣的阻力作用。大氣阻力攝動主要是改變衛星軌道的形狀和大小,而對衛星軌道面的影響很小。由於大氣阻力集中在衛星近地點附近,衛星軌道形狀和大小的變化便具有如下特點:首先降低衛星遠地點高度,而近地點高度基本不變,使得衛星軌道越變越圓,然後再使軌道越變越小,最後,衛星終於在稠密的大氣中隕落。對於近地衛星來說,大氣阻力是決定衛星壽命的主要因素。
這進一部表明,只有用好《天體力學》這些基本的要素,對人造衛星的功能進行天體力學的調整,未來的人造衛星就會延長使用壽命,為人類造福。

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