如果人造卫星是垂直打上天,一直都是垂直上到几万公里后会怎样?_百度知 ...

发布网友 发布时间：2024-08-19 21:34

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热心网友 时间：2024-08-26 21:54

��这个问题问得好！这里有很多知识的应用。

��1、“人造卫星垂直打上天”，这里“垂直”是相对地球而言的。因为，地球在自转，如果火箭载卫星垂直于地面发射，并且在空中不调方向，卫星垂直地面发射时就获得一个切向的线速度v（由惯性定律可知），所以火箭载卫星的运行路线在地球上看不是垂直向上的。卫星线速度也就是发射点的地表线速度，为了方便讨论，考虑发射点在赤道上得到线速度最大v=2πR/T，R为地球半径，T为地球自转周期24小时。计算得出地表赤道处的线速度v≈465米/秒（在纬度为30度地表的线速度为402米/秒，纬度为60度地表的线速度为232.5米/秒）。如果是在两极点垂直发射，如果最终到达的高度不够，不能脱离地球引力（被别的星体吸走），则卫星最终会落回地球。

��2、卫星在上天几万公里后停止加速，那么卫星在竖直方向上只受地球引力作用，并且随着卫星高度的增大，地球对卫星的引力就越小，所以卫星竖直方向上做加速变小的变减速运动。当竖直方向上的速度减小为0时，如果线速度v满足关系式：GMm/r²=mv²/r，即v²r=GM（G引力常量，M地球质量，r卫星距地心距离）。地球质量为5.98×10^24kg，G=6.67x10^-11 N·m²/kg²，计算得出，r≈184万公里（地球赤道半径0.6378万公里，同步卫星轨道距地约3.6万公里，月球与地球之间的平均距离约38万公里；金星是距离地球最近的行星，近地点平均距离约4150万公里）。这时，卫星的向心力刚好等于它受的地球引力，所以卫星会绕地球不停做圆周运动。

��3、如果卫星竖直速度减速至0时能到达至少r=184万公里处，则能绕地球运动（到184万公里竖直速度刚好为0，则做圆周运动）。如果，到达184万公里时卫星竖直速度不为0，则这个速度和切向速度v的合速度与竖直方向有夹角。这个夹角越大，卫星做椭圆运动的轨迹就越圆；这个夹角越小，卫星做椭圆运动的轨迹就越扁。如果“轨迹”太扁了，会不会撞到地球呢？这相当于把半径为184万公里的圆放大的同时压扁（椭圆面积增大，长半轴大于184万公里），要做到椭圆的短半轴为0.6378万公里时，卫星就能撞回地球。这是不可能做到的，因为如果能做到就要求椭圆轨迹的长半轴是短半轴的几万倍，但这时长半轴就达上亿万公里，卫星早已脱离地球，不再绕地球运动。地面垂直发射，以第二宇宙速度发射时，就是这样的情况。当地面垂直发射大于第二宇宙速度时，卫星脱离地球束缚在太空运动。

��4、如果卫星竖直速度减速至0时不能到达r=184万公里处，则线速度v产生的向心力小于万有引力，则卫星竖直方向（卫星与地心连线的方向上）的合力永不为0，且是万有引力总大于卫星向心力，所以卫星会掉回地球，下落的轨迹是螺旋线（一边绕地球运动一边加速下落）。

��5、第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度都是指地面发射速度，不是指飞行器的最终运行速度，它们是能量守恒推导出来的，并且不涉及空中加速情形。第一宇宙速度比较特殊，可以由向心运动等于万有引力推导得出，因为这是绕地表运动的发射速度（以第一宇宙速度发射，空中不再加速，刚好能绕地球运动），发射速度和运行速度近似相等。但第二宇宙速度和第三宇宙速度发射速度不等于运行速度，卫星发射升空的过程万有引力和向心力都是变化的，所以由能量守恒来推导。卫星能做圆周运动必满足关系式v²r=GM，v是切向运行速度（线速度），不是发射速度。圆周运动的半径越大，则线速度越小。所以，以第一宇宙速度发射卫星，升空后必须调整火箭角度，只有使卫星切向运行速度等于第一宇宙速度时，卫星才能绕地球圆周运动，否则落回地球。

��6、火箭在地面上发射，如果是为了发射地球卫星，一般不垂直向上飞。火箭在地面刚发射时是垂直的，这样能获得最大的推力，但到空中后就要根据需要调整角度，避免浪费能量和避免不能绕地运动。如果是以第二宇宙速度和第三宇宙速度发射，那就是发射脱离地球的卫星，垂直发射后垂直向上运动也可以脱离地球，角度调整到脱离地球后再考虑也不迟。这里火箭“垂直向上”运动是垂直地球表面，不是垂直于发射点。对于发射点而言，火箭“垂直向上”的轨迹是螺旋线的，前面已经根据切向线速度的存在分析了原因。

��7、垂直发射的发射点如果不在赤道上，还要做诸多考虑，问题比较复杂。我又分析又打字很累，估计也不是你理解的范围。如果感兴趣，推荐一个好网站，有不少基础知识供学习参考。 http://www.tanghu.net/bm/wuli/menu8_webjiaoxue/wangshangjiaoxue/two/XXlianjie2.htm

热心网友 时间：2024-08-26 21:48

如果是保持和地球平面垂直向上飞的话，楼主要想一下啊，地球是自转的，飞上去之后，半径变大了，就不能和地球保持同样的角速度了。在地球看来，火箭就会慢慢的横向移动。
至于达到第一宇宙速度的话也是火箭飞行的方向的，那样的话应该会飞离地球，摆脱地球的重力场了。

没达到的话这个问题估计很难回答。因为按你说的这种情况要么就是飞离地球，要么就是砸回来。但是砸回来肯定不是在发射点了，会相差很远。

热心网友 时间：2024-08-26 21:55

准确地说，火箭垂直发射是根本不可能使有效载荷成为环绕卫星的。环绕卫星必需要有平行于星下点地表方向的速度（即水平速度）；如果火箭垂直发射，是跟本不可能给有效载荷以水平速度的。但，如果火箭发射速度过快，可以使有效载荷脱离星体引力圈，即永远逃离发射的星体。

热心网友 时间：2024-08-26 21:52

所谓第一宇宙速度可以围绕地球转是切向速度，
1。超过第一宇宙速度。楼主所讲的垂直速度是第一宇宙速度，那么卫星还会向外飞。能不能飞出地球的束缚我不得而知。
2，没达到第一宇宙速度，道理同上。

热心网友 时间：2024-08-26 21:55

如果是直着上去的，那就会掉下来，不管速度是多大。除非已经远到脱离地球的影响了
实际情况不是垂直上去的，即使是刻意的，也很难做到

你的垂直上去就不用保证和地球表面某一点同步了吧
这样的话，在地球上有水平的初速的，不可能这样飞
要是不是这样的话，那上去就不是垂直的

所以你说的情况不存在

单纯的考虑你考虑的情况的话，就是掉下来，不管速度是怎么样的