同步轨道

同步軌道是指在軌道上運行的物體（通常是衛星），其公轉週期與所環繞物體（通常是行星）的平均旋轉週期不僅相同，並且其運行方向也一致^[1]。

同步轨道的一个例子

簡化的含意

同步軌道是一種軌道，其在軌道中的物體（例如人造衛星或衛星）完成一次軌道的時間與它所圍繞的物體旋轉一次的時間相同。

性質

同步軌道上的衛星，其軌道既要在赤道上，也要是圓形，看起來似乎一動也不動的懸浮在行星赤道上的一個固定點，也就是所謂的地球靜止軌道。然而，不是所有的同步軌道都要在赤道上，也不一定是圓軌道。非赤道同步軌道的物體將出現在行星赤道上的一個點上向南北擺動，而在橢圓軌道上的物體，將出現項東西方向的擺動。從被環繞的天體看，這兩種運動的組合產生一個8字圖形的模式，稱為日行跡。

命名

同步軌道有許多專用的術語，具體取決於被環繞的物體；以下是較常見的一些。在地球赤道平面上，圓軌道的同步衛星，稱為地球靜止軌道。更一般的情況是，當軌道想地球赤道傾斜或非圓形時，稱為地球同步軌道。於圍繞火星同步軌道的相對應術語是火星靜止軌道（英语：Areosynchronous orbit）。

公式

對於靜止的同步軌道：

${\displaystyle R_{syn}={\sqrt[{3}]{G(m_{2})T^{2} \over 4\pi ^{2}}}}$^[2]。

G = 萬有引力常數

m₂ = 天體的質量

T = 天體的自轉週期

通過這個公式，可以找到物體相對於給定天體的靜止軌道。

軌道速度（衛星在太空中移動的速度）的計算方法是將衛星的角速度乘以軌道半徑

例子

天文學上的一個例子是冥王星最大的衛星Charon^[3]。 更常見的是用於通訊的人造衛星，例如使用同步軌道的地球靜止衛星。

對於天然的衛星，只有通過潮汐鎖定其母體才能達到同步軌道，它總是與衛星的同步自轉同時發生。這是因為較小的物體會較快被潮汐鎖定，在到達同步軌道之前，它已經被鎖定同步自轉很長的一段時間^{[來源請求]}。

軌道	物體的質量（公斤）	恆星週期	半長軸（公里）	高度
靜止軌道（地球）	5.97237×1024	0.99726968 d	42,164 km（26,199 mi）	35,786 km（22,236 mi）
火星靜止軌道（英语：areostationary orbit）（火星）	6.4171×1023	88,642 s	20,428 km（12,693 mi）
穀神星靜止軌道	9.3835×1020	9.074170 h	1,192 km（741 mi）	722 km（449 mi）
冥王星靜止軌道

相關條目

• 次同步軌道（英语：Subsynchronous orbit）
• 超同步軌道（英语：Supersynchronous orbit）
• 墓地軌道
• 潮汐鎖定（同步自轉）
• 太陽同步軌道
• 軌道列表（英语：List of orbits）

參考資料

1. Holli, Riebeek. Catalog of Earth Satellite Orbits : Feature Articles. earthobservatory.nasa.gov. 2009-09-04 [2016-05-08]. （原始内容存档于2018-05-27） （英语）.
2. Calculating the Radius of a Geostationary Orbit - Ask Will Online. Ask Will Online. 2012-12-27 [2017-11-21]. （原始内容存档于2020-10-21） （英国英语）.
3. S.A. Stern. The Pluto-Charon system. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1992, 30: 190. Bibcode:1992ARA&A..30..185S. doi:10.1146/annurev.aa.30.090192.001153. Charon's orbit is (a) synchronous with Pluto's rotation and (b) highly inclined to the plane of the ecliptic.

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