地球的轨迹是什么

地球的轨迹是什么

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所谓人造地球卫星轨道就是人造地球卫星绕地球运行的轨道。这是一条封闭的曲线。这条封闭曲线形成的平面叫人造地球卫星的轨道平面，轨道平面总是通过地心的。

人造地球卫星轨道按离地面的高度，可分为低轨道、中轨道和高轨道；按形状分可分为圆轨道和椭圆轨道；按飞行方向分可分为顺行轨道（与地球自转方向相同）、逆行轨道（与地球自转方向相反）、赤道轨道（在赤道上空绕地球飞行）和极轨道（经过地球南北极上空）。人造地球卫星还有以下几种特殊轨道。

地球同步轨道。

卫星在顺行轨道上绕地球运行时，其运行周期（绕地球一圈的时间）与地球的自转周期相同。这种卫星轨道叫地球同步轨道。

地球静止卫星轨道。如果地球同步轨道卫星正好在地球赤道上空离地面35786千米的轨道上绕地球运行，由于它绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相同，从地面上看去它好像是静止的，这种卫星轨道叫地球静止卫星轨道。地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它只有一条。

太阳同步轨道。由于地球扁率（地球不是圆球形，而是在赤道部分隆起），卫星轨道平面绕地球自转轴旋转。如果卫星轨道平面绕地球自转轴的旋转方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同，则这种卫星轨道叫太阳同步轨道。

人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动三定律。

（1）卫星轨道为一椭圆，地球在椭圆的一个焦点上。其长轴的两个端点是卫星离地球最近和最远的点，分别叫做远地点和近地点。

（2）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行时，其运行速度是变化的，在远地点时最低，在近地点时最高。速度的变化服从面积守恒规律，即卫星的向径（卫星至地球的连线）在相同的时间内扫过的面积相等。

（3）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行，其运行周期取决于轨道的半长轴（与半长轴的二分之三次方成正比）。不管轨道形状如何，只要半长轴相同，它们就有相同的运行周期。人造地球卫星轨道的形状和大小由它的半长轴和半短轴的数值来决定。其半长轴和半短轴的数值越大，轨道越高；半长轴与半短轴相差越多，轨道的椭圆形越扁长；并长轴与半短轴相等则为圆形轨道。

卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角叫轨道倾角，它是确定卫星轨道空间位置的一个重要参数。轨道倾角小于90为顺行轨道；轨道倾角大于90为逆行轨道；轨道倾角为0则为赤道轨道；轨道倾角等于90，则轨道平面通过地球南北极。

由于卫星和地球、太阳之间复杂的相对运动，所以要想随时确定卫星轨道的空间位置，除应知上述半长轴、半短轴和轨道倾角参数以外，还需要了解升交点赤经和近地点幅角两个参数。

为要说清升交点赤径和近地点幅角的物理含义，先应了解春分点和升交点两个概念。

在地球和太阳的相对运动中，如果假定地球不动，则太阳绕地球运行，当太阳从地球的南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点叫春分点。

人造地球卫星绕地球运行，当它从地球南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点叫升交点。

所谓升交点赤经（Ω）就是从春分点到地心的连线与从升交点到地心的连线的夹角。

所谓近地点幅角（ω）就是从升交点到地心的连线与从近地点到地心的连线的夹角。

半长轴（a）、偏心率（e）、倾角（i）、升交点赤经（Ω）和近地点幅角（ω）被称为人造地球卫星轨道的5要素（或根数）。要知道卫星的瞬时位置，还必须测量它过近地点的时间（z）。有时，把上述6个参数合称为人造地球卫星轨道的6要素。

人造地球卫星在轨道上的每一个位置都会在地球表面上有一个投影，它叫星下点。所有星下点连成的曲线叫星下点轨迹。由于地球自转，星下点轨迹不只一条。相邻两条轨迹在同一纬度上的间隔正好等于地球在卫星轨道周期内转过的角度。根据星下点轨迹，可以预报卫星什么时候从什么地方上空经过。

特殊轨道的卫星星下点轨迹也是特殊的，如地球静止轨道卫星的星下点轨迹是一个点，而地球同步轨道卫星的星下点轨迹，则是一个“8”字，其交叉点在地球赤道上。

人造地球卫星的轨道应根据其任务和应用要求来选择。例如，对地面摄影的地球资源卫星、照相侦察卫星常采用圆形低轨道；若为了尽量扩大空间环境探测的范围，卫星可采用扁长的椭圆形轨道；为了节省发射卫星的能量，卫星常采用赤道轨道和顺行轨道；

对固定地区进行长期连续的气象观测和通信的卫星，常采用地球静止卫星轨道；需对全球进行反复观测的卫星可采用极地轨道，要使卫星始终在同一时刻飞过地球某地上空，也就是说要使卫星始终在相同的光照条件下经过同一地区，则需要采用太阳同步轨道。

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哥白尼根据相对运动原理提出了地球存在自转的现象，并且打破宗教“地心说”的传统观念提出“日心说”的理论。哥白尼让我们第一次知道地球原来是“动”的，地球绕自转轴自西向东的转动，从北极点上空看呈逆时针旋转，从南极点上空看呈顺时针旋转。地球自转轴与黄道面成66.34度夹角，与赤道面垂直。

后来科学家发现，太阳也存在公转，围绕着银河系的中心黑洞运转。

太阳公转的周期是2.5亿年，这个时间相当漫长了，从地球出现人类那天到现在，太阳的公转连一圈都没有，地球出现生命之后太阳也没有转几圈，后来有人提出地球上每隔一个周期都会出现一次生物的`大灭绝现象，很多人怀疑这个周期跟太阳的公转规律有关系。

既然太阳在公转，一定是带着太阳系内八大行星一起运行，那地球的真实运动轨迹应该是下图的样子。

随着科技的进步，科学家发现银河系也存在运动。银河系位于本星系群中，这个宇宙结构包含了50多个星系。本星系群的星系分为两个阵营，一个是银河系次群，它以银河系为中心，周围有数十个矮星系环绕银河系运动；另一个是仙女星系次群，仙女座星系是中心星系。

由于银河系和仙女座星系的质量远大于其他星系，所以本星系群的引力中心就在于这两个星系之间。不过，银河系和仙女座星系距离较近，只有大约250万光年，而且它们之间的引力作用非常强，所以它们并不会绕着本星系群的引力中心做圆周运动。

取而代之的是，银河系和仙女座星系带着各自的卫星星系互相螺旋靠近彼此。并在大约38亿年后，它们会运动到引力中心，然后发生碰撞。经过漫长的时间之后，其他卫星星系也会被合并在一起。

本星系群还会带着银河系、仙女座星系以及各个卫星星系在更广阔的星系际空间中运动。我们所在的本星系群属于本超星系团的一部分，本超星系团的引力束缚着上百个类似于本星系群的星系结构。

本星系群位于本超星系团的边缘地带，本超星系团的引力中心位于5380万光年之外的室女座星系团，本星系群会绕着这个中心运动。不过，本超星系团的尺度过于庞大，本星系群绕行一周的时间将要达到1700亿年，这远超目前的宇宙年龄。

经过多次探索与分析，科学家认为本超星系团是拉尼亚凯亚超星系团一部分。光看名字，相信大家都能感到它的广阔，它是超星系团而不是星系。科学家表示，拉尼亚凯亚超星系团由无数星系团构成，而一个星系团又由数个星系组成。而本超星系团在拉尼亚凯亚超星系团中必然也会做着一定规律的运动。

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人类发射的航天器由于用途和目的不同，往往被送入不同的轨道。而轨道的类型和高度，一般和发射有效载荷，也就是目的航天器的火箭的末端关机速度和矢量直接有关。目前看来可以分为几种类型。第1种是低地球轨道，英文缩写LEO。也就是轨道高度距离地面比较近。一般在200公里到2500公里之内。

较稠密大气层的上限一般在150公里左右，因此大部分稳定飞行的航天器的近地点应该在200公里或者更高一些，再低就会和大气层剧烈摩擦减速而不能再稳定飞行。近地球轨道，又分为近圆轨道和椭圆轨道。比如神舟飞船的轨道就是350公里左右的近圆轨道。国际空间站是高度在380公里的近圆轨道。

风云系列极轨气象卫星是高度在850公里左右的极轨近圆轨道。近地球轨道大多追求近乎圆形，有人航天器是追求充分利用近地磁场对宇宙射线的屏蔽作用。

而气象卫星和照相侦查卫星要利用轨道的稳定和较低的观察距离。不过近地航天器也有椭圆轨道的。比如谁谁家的第一颗卫星东方红1号。现在还在近地点450公里，远地点2500公里左右的椭圆轨道上继续惯性飞行。已经飞行了快50年。

不过这属于已经退休的卫星。第2种则属于中地球轨道，或者也包括中高地球轨道。轨道高度一般距离地面5000到25000公里。这类卫星大部分是定位导航卫星。北斗和GPS卫星中的大部分，都在17000公里到22000公里之间的椭圆轨道上。第3大类，就是地球静止轨道，英文缩写GEO。

特点是轨道周期与地球旋转周期相同、轨道平面与地球赤道平面重合、倾角为0°的圆轨道。地球旋转周期为一恒星日，等于23小时56分4.1秒。同步轨道至地心距离为42164.174公里，相对赤道高度为35786.034公里，一般简称36000公里。