二、卫星的入轨速度与轨道的形状 卫星的轨道形状可以是圆形、椭圆形、抛物线或双曲线。卫星
轨道的形状还取决于火箭将它送入轨道时一瞬间的速度。 卫星环绕地球运行时，作用于它的有地心引力，有离心力。离
心力的大小决定于卫星速度。离心力小于地心引力，物体要落回地 面。离心力等于地心引力时，就作平衡的圆周运动，而成为卫星。 速度增大到离心力大于地心引力时，平衡的圆周运动被破坏将作椭 圆运动。速度再加大，其运动轨道将为抛物线或双曲线。
（3）周期：卫星沿其轨道运行一周所需的时间。
（4）星下点：卫星与地球中心连线在地球表面的交点称星下点。 由于卫星的运动和地球的自转，显下点在地球表面形成一条连续的 轨迹，这一轨迹称星下点轨迹。显下点常用经、纬度表示其位置。
（5）升交点和降交点：卫星运行一个周期自南向北与地球赤道的 交点为升交点，自北向南与地球赤道的交点为降交点，所以每条卫 星轨道的升交点和降交点是不同的。
1、实现圆型轨道的条件是卫星入轨速度使离心力等于地心引力
式中Vc是卫星在圆轨道运动的速度，也是卫星入轨速度，该速度 称做环绕速度。如果物体在地面附近发射，则以 r＝R（地球半径 ）＝ 6370公里代入上式，并记这时的Vc为V1，便有
V1＝7．912千米／秒 这是卫星在地面发射入轨时所需要的最小速度，把它称做第一宇
（6）截距：卫星运行一个周期地球赤道所转过的距离。由于在卫 星绕地球公转的同时，地球不停地自转，卫星沿规定转一周需约2 小时，地球自转需24小时，每小时转过15度，所以卫星一个周期在 赤道的截距是30个经度。
式中m为卫星质量，r是卫星的矢径 ，µ=GM为开普勒常数，G是万有
引力常数，M是地球质量。
可得卫星在轨道的速度为：
V2=μ（2/r）－（1/a）
称为卫星活力公式，可计算出卫星在轨道上任一点的速度。
（3）、根据第三定律可确定卫星的周期：
a³/T²=μ/4π² 或 T=2π（a³/ μ）1/2 可见卫星的周期仅决定于轨道的长半轴。
②当 e＜1时，卫星的运动轨道是以地心为一焦点的椭圆形轨道 。其C≠0，焦点与椭圆中心不重合，而半通径p=a（1－e2）。
③当 e＝1时，运动轨道是以地心为焦点的抛物线轨道。焦距与 半长轴相等。运动物体沿抛物线轨道飞离地球，成为太阳系的人造 卫星。
④当e＞1时，运动轨道是以地心为焦点的双曲线，c＞a，运动物 体沿双曲线轨道飞离地球和太阳系，成为银河系中的一个星体。
卫星在某高度作圆轨道运动，除速度必须等于环绕速度外，而且要 求入轨速度方向必须与地面平行。如果卫星速度大于或小于环绕速 度，和入轨速度虽等于环绕速度，但入轨方向与地面有一定交角时 ，卫星将作椭圆运动，而不是圆轨道运动。
2、作椭圆轨道运动需要的条件
如果卫星入轨速度进一步加大，其离心力加大到使卫星脱离地 球引力场，即 a → ∞，则由活力公式得
（2）根据第二定律，有
dA/dt=（1/2）r2(dθ/dt)=(1/2)h=常数
式中dA是半径在dt时间内扫过的面积，h是一常数，由上式得卫 星的角速度为
ω=r (dθ/dt) =（1/r）h
可见，卫星的角速度ω大小，与r大小成反比。对于椭圆轨道，
由理论力学可以求得卫星在椭圆轨道上的总能量为：
W（总能量）=（1/2）mV2 （动能）－µm/r（势能）=－µm/2a
2、按轨道偏心率可以分为圆形轨道和椭圆形卫星轨道。选择圆 形轨道有许多优点：
①卫星在圆轨道上匀速运动，便于轨道的计算和预告； ②卫星观测得到的图片比例尺一致，便于资料的处理和使用； ③有利于仪器的工作和卫星姿态控制。
3、按卫星轨道倾角，可将卫星轨道分为前进轨道和后退轨道。倾 角在0一90°之间，称前进轨道或顺行轨道。 倾角在90一180°之 间，为后退轨道或逆行轨道。倾角等于零，称为赤道轨道。倾角等 于90°时，称极地 轨道。倾角不同，观测范围不同。对热带地区 观测，选倾角较小的轨道；观测极区，应选倾角接 近90°的轨道 。
第二章 气象卫星基本知识 §2.1 气象卫星的轨道 §2.2 轨道参数和卫星轨道 §2.3 气象卫星的发射 § 2.4 气象卫星系统
§2.1 气象卫星的轨道
一、卫星运动三定律：
第一，卫星运行的轨道是一圆锥截线（圆锥被一平面所截出的曲 线，可以是圆、椭圆、抛物线），地球位于其中的一个焦点上。
第二，卫星的向径（卫星与地心连线）在相等的时间内，在地球 周围扫过的面积相等。
V2=11 .2千米/秒
称V2为第二宇宙速度，又称逃逸速度。 如果卫星的离心力大于太阳引力则卫星脱离太阳系进入银河系，其 速度为
V3=16.9千米/秒 为第三宇宙速度。
§2.2 轨道参数和卫星轨道
1、卫星的轨道参数
（l）倾角：卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角。
(2) 高度：卫星轨道离地球表面的距离。
第三，卫星轨道周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。
（1）对于第一定律，卫星运动轨道是一圆锥截线，其表示
式为：
r=P/（1+ec长轴，C是焦距，P＝r （1+ecosθ） 是半通径，θ是矢径r与半长轴a的夹角。可见偏心率是决定轨道形 状的主要参数。
①当e＝0时，c=0，P=r=a，卫星轨道是以地心为圆心的圆形轨道 。
可见，当卫星达到2½Vc速度时，它就演变为行星，轨道也不是椭圆 形，而是双曲线了。因此卫星作椭圆轨道运动所需的入轨速度应满 足
2½ Vc＞V椭＞Vc
式 中 的 Vp 称 做 抛 物 线 速 度 。 若 将 卫 星 在 地 面 附 近 作 环 绕 速 度 的 Vc=V1代入Vp式，并把此时的Vp记为V2，得
4、按卫星高度将轨道分成三种类型： (1)低高度、短寿命卫星轨道：卫星高度为 150—200公里，寿命 只有1—3周，大多为军事服务的侦察卫星所采用。 (2)中高度，长寿命卫星轨道：高度约为350— 1500公里，寿命 达一年以上。气象卫星，陆地和海洋卫星都用这种轨道。 (3)高高度，长寿命地球静止卫星轨道：轨道的高度 约35800千 米左右，受地心引力和大气阻力的影响很小，卫星的寿命很长，可 以存在好几年，主要为气象卫星和通讯卫星所用。从气象观测要求 气象卫星使用近极地太阳同步轨道和地球同步轨道两种轨道。