■初等物理の問題(その4)
地表すれすれを飛ぶ人工衛星は秒速約8km/sで,地球のまわりを回る.地球1周に要する時間は
T=2πR/√gR=5040s=1h24m
である.
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【1】静止衛星
静止衛星とはいつも同じ所に留まってみえる,地球の回りをT=24hで1周する人工衛星である.したがって,静止衛星の高度は自動的に決まってしまう.
静止衛星までの距離を地球の中心から測ってrとすると,
v=2πr/T
作用する重力加速度は地表における重力加速度gの(R/r)^2倍であるから,
s=g/2・(R/r)^2,v^2=2rs
(r/R)^3=T^2g/4π^2R=291
r/R=6.63
これは上空35800kmを周回するが,月までの距離は38万kmであるから,その1/10の高度である.赤道上にいる静止衛星は北緯81.5°から南緯81.5°までの間,全球面の43%とらえることができる.また,速度は
v=2πr/T=3.1km/s
である.
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