地球卫星轨道目录

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地球卫星轨道目录（Ⅱ）



作者：陈果/中国科学院地质与地球物理研究所

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卫星轨道按轨道高度分为高、中、低三种地球轨道，今天小编给大家介绍一些比较重要的特殊轨道。



高轨道——地球同步轨道 & 地球静止轨道

大家应该能在新闻中接触到地球同步轨道和地球静止轨道这两个名词。当一颗卫星刚好到达距离地球中心42,164公里（距地球表面约3.6万公里）时，它就进入了一个“甜蜜点”，它的轨道与地球的自转相匹配，这个特殊的高地球轨道被称为地球同步轨道。而偏心率和倾角为0的地球同步轨道就是地球静止轨道，它总是对着地球表面的同一个地方。

地球静止轨道对天气监测非常有价值，因为这一轨道上的卫星提供了同一表面区域的恒定视图。当你登录天气网站并查看某个地方的卫星图像时，你看到的图像就来自地球静止轨道上的某一颗卫星。每隔几分钟，像地球同步运行环境卫星(GOES)一样，某颗地球同步卫星就会发送有关云、水汽和风的信息，这是大多数天气监测和预报的基础。



图片来源：NASA

于2017年9月25号正式交付使用的我国新一代静止轨道气象卫星风云四号也位于地球静止轨道上。现在手机微信开启时显示的地球图片也从以前的美国卫星成像图换成风云四号的成像图了。



图片来源：网络

中轨道——Molniya轨道

对于离地球更近的中轨道，小编准备介绍一下特殊的Molniya轨道。

俄罗斯人发明的Molniya轨道可以很好地观测高纬度地区。因为在地球静止轨道上的卫星是停在赤道上空的，它们在遥远的北方或南部的位置上都不能很好地发挥作用。Molniya轨道则提供了一个有用的替代方法。



图片来源：网络

Molniya轨道是高倾角(63.4°)高离心率(0.722)的轨道，可最大化在高纬度地区的观测。每一个轨道持续12个小时，从上图可以看出，在Molniya轨道上运行的卫星能够长时间缓慢地监测高纬度地区。俄罗斯通信卫星目前使用这种轨道。

Molniya轨道是非常古怪的轨道——卫星在一个极端的椭圆轨道上移动，地球位于轨道边缘。由于地球引力加速，卫星在靠近地球的时候移动得非常快。当它远离地球运动，速度就会变慢，所以它大部分的时间运行在离地球最远的轨道上。在Molniya轨道上的一颗卫星需要12个小时才能完成它的轨道，但它在一个半球上花费了大约三分之二的时间。

近地轨道——太阳同步轨道

由于近地轨道卫星离地面较近，大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。

近地轨道卫星的运行速度快，一天内能够绕地运行多次。地球热带降雨测量任务卫星（TRMM）是被发射用于监测热带地区降雨的卫星，它运行在倾角35°、高度(350±1.25)km、周期91.3min的近圆轨道上。下图展示了它一天内所做的一半的观测。



图片来源：NASA

除了一般的近地轨道，还有一个常用的近地轨道，即太阳同步轨道——无论何时何地，卫星穿过赤道，地面上的地方时都是一样的。例如，Terra卫星在巴西上空穿过赤道的时间总是上午10:30。当这颗卫星在大约99分钟后在厄瓜多尔或哥伦比亚上空飞越地球赤道时，当地时间也大约为10:30。

下图展示了一个太阳同步卫星的3个连续轨道，赤道穿越时间为下午1:30（时间越近的卫星轨道颜色越深）。



图片来源：网络

太阳同步轨道使科学观测器与太阳和地球表面之间的角度保持一致，这种一致性意味着，科学家们可以在几年的时间里比较同一季节的图像，而不用担心阴影和阳光的极端变化。如果没有太阳同步轨道，随着时间的推移，跟踪变化将是非常困难的。

美术编辑：赵亚楠

校        对：黄北秀

公众号：中科院地质地球所

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