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从1957年人类第一颗卫星发送到太空中 , 到目前为止 , 人类至少向太空中发射了4000多颗人造天体 , 除了少部分掉下来外 , 其余大部分还在地球轨道上飘荡 。
按道理来说 , 人类到目前为止 , 应该不止发送4000多颗卫星 , 但是 , 因为有些卫星出于保密的需要 , 就没有纳入统计数据 。
很多人就有一个疑问 , 不是有地心引力吗?为什么这些在太空中的卫星 , 不受地心引力的影响 , 掉不下来呢?
在这里要说两点:
1、卫星能够围绕地球轨道转圈 , 本身就是受到地心引力的影响 。
2、卫星能不能够掉下来 , 取决于它的速度 。
说了可能有些人不太理解 , 用个生活中的例子做类比吧!比如说一个小朋友 , 用一个绳子拴住一个球 , 然后把这个球甩这转圈圈 。
只要这个球转得够快 , 它就会在一个平面上围绕这个小孩转 , 只要速度不降下来 , 就会一直转圈圈 。
在这个过程中 , 小孩就类似地球 , 而绳子对地球的牵引力 , 就好比是地心引力 , 如果没有这个牵引力的存在 。
这个球就不会沿着小孩转圈了 , 而是会沿着切角飞走 , 但是同样的 , 如果这颗小球的速度不够快的话 , 那么它就飞不起来 , 很快的会掉落地面 。
而如果在太空的真空环境中 , 没有重力存在的话 , 如果这颗小球如果速度不够快的话 , 就会受牵引力的影响 , 最终会飞向小孩的方向 , 也就如同卫星坠入地球一样 。
所以在太空中 , 理论上卫星在轨道上 , 只要突破了地心引力7.9公里/秒 , 会一直一直停留在地球轨道上 , 机会可以和地球的寿命比较长 。
【为什么卫星在太空中掉不下来,地心引力哪去了?】
那很多人说 , 这不对了 , 经常在现实中不是看到 , 卫星坠落大气层 , 还有非常著名的和平号空间站 , 最终不也坠入大气层中坠毁了 。
事实上 , 这些卫星坠落地球 , 并不是因为地心引力 , 而是因为速度变慢了 , 而其速度变慢的原因 , 是因为遇到阻力 , 就好像风阻一样 。
在太空中也有空气阻力?
是的 , 在太空中也有空气阻力 , 现在理论上的太空 , 是在100公里的卡门线以上 , 被称为地球之外的外太空 。
但是由于地球每天有大量的气体 , 逃逸到外太空之中 , 在100-150公里的时候 , 其空气的密度只有地面的20-30万分之一 , 这个密度已经小到让声波难以传播 。
但是对于高速运行的卫星来说 , 仍然非常的致命 , 空气阻力与速度的平方成正比 , 速度越快 , 空气阻力越大 。
而由于卫星的速度非常快 , 所以 , 即使空气的密度非常少 , 但还是会造成很大的阻力 , 而当在300-400公里轨道上空的时候 。
空气的密度已经下降了数亿倍 , 在这个高度 , 空气的密度已经非常低了 , 每立方厘米的空间中 , 分布的空气就是以几个分子计算的 。
但是由于卫星速度过快 , 而阻力与空气的平方有关 , 所以在这个高度 , 还是不得不考虑阻力的存在 , 而很多早期的卫星并没有携带动力系统 , 所以速度会越来越慢 , 慢慢的坠落在大气层之中 。
国际空间站也在300-400公里的高度 , 因为空气阻力不仅决定于速度 , 也决定于接触面积 , 由于国际空间站的速度不仅快 , 而且接触面积大 , 所以需要过一段时间 , 就要抬升一次轨道 , 据统计 , 一年抬升轨道的燃料需要消耗7.5吨 。
而当轨道高度提升到400公里以上 , 这个时候几乎可以忽略空气阻力的影响了 , 只要不出现特殊情况 , 卫星会一直在这个轨道高度 , 直到天荒地老 , 与地球同寿 。
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