月球在离地球越来越远,而人造卫星如不变轨会离地球越来越近,Why

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  • 月球会对地球产生潮汐力作用,这种作用会减慢地球的自转速度.我们知道能量是守恒的,地球自转也是因为地球拥有自转的动能.月球的潮汐力减慢了地球的自转,也就消耗了地球自转的动能.

    通俗的说,一既然能量守恒的,地月系统又没有外力的干扰,驱使地球自转的动能就不会凭空消失.事实上这些动能是通过一些了复杂的引力作用转移到月球上去了.因此月球会获得更快的绕地转速,产生更大的离心力与地球引力抗衡.这种细微的差距会使得月球以每年38毫米的速度远离地球,同时地球的自转速度也在继续变慢,一天的长度每年变长15微秒.

    而对于人造卫星来说,情况有所不同.我们知道地球的大气层厚度约为1000公里.而卫星的高度一般也仅为数十公里.在无外力干扰的情况下,卫星的速度一般都会被设计成能够正好与地球引力抗衡的稳定平衡状态.但由于卫星运行时会受到大气层的阻力(虽然几十公里外的大气层已经极其稀薄,但稀薄不表示没有),所以使其运行速度衰减.速度决定离心力的大小,速度衰减,原本设计好的平衡被打破,卫星就会逐渐被地球引力拉近.

    事实上卫星这种情况根本无须担心,一个卫星设计的使用寿命最多也就几十年而已.大气等其他因素即便能使得卫星速度衰减,这种细微差距也不会在短时间内打破卫星平衡,使卫星坠入地球.至少来说对一个轨道设计上没有重大失误的卫星来说,在卫星使用寿命内,这种平衡都不会被打破,所以我们根本无须对此做出反应.即便卫星受到外力干扰,有些卫星被设计了可以通过二次矫正(例如推进器再次点火加速)来有效避免这个情况带来的不利后果.

    但是月球不一样,没有任何外力能够阻止它远离地球(因为这需要消耗很大的能量,以人类现在的科技根本无法做到).况且月球彻底脱离地球在短时间内也不会发生,所以我们现在也同样完全无须对此作出反应.