月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍,运行周期约为27天,应用开普勒定律计算:在赤道平面内离地面多高的人造地球卫星可以随地球一起转动,就像停留在天空中不动一样.(地球半径R地=6.4×103 km)
解析:要想卫星可以随地球一起转动就像停留在天空中不动一样,则该卫星的运行周期与地球自转周期相同,为一天.由已知月球环绕地球运动的轨道半径与运行周期,卫星与月球环绕同一中心天体——地球.
开普勒第三定律=k中,k为相同常数,我们可以通过列比例式求得卫星运转的半径,进而求得离地面高度.
设人造地球卫星环绕地球运行的半径为R,周期为T,月球环绕地球运动的轨道半径为R′,周期为T′,由于开普勒第三定律有
k=,R=60R地
R==6.67R地
在赤道平面内离地面的高度:
H=R-R地=6.67R地-R地=5.67R地=3.63×104 km
即在赤道平面内离地面3.63×104 km的人造地球卫星可以随地球一起转动.