Question

（2004?廣東）某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者，他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽(yáng)光照射的此衛(wèi)星，試問(wèn)，春分那天（太陽(yáng)光直射赤道）在日落12小時(shí)內(nèi)有多長(zhǎng)時(shí)間該觀察者看不見(jiàn)此衛(wèi)星？已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，不考慮大氣對(duì)光的折射．

Answer 1

分析：同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到的萬(wàn)有引力提供向心力，其向心力用周期表示，結(jié)合“黃金代換”求出同步衛(wèi)星的軌道半徑，再利用幾何關(guān)系確定太陽(yáng)照不到同步衛(wèi)星的范圍，那么，即可求出看不到衛(wèi)星的時(shí)間．

解答：解：設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，其受到的地球萬(wàn)有引力提供向心力，即：G

Mm

r2

=mr(

2π

T

)2
 對(duì)地面上的物體有：G

Mm′

R2

=m′g
由以上兩式可得：r=(

T2R2g

4π2

)

1

3

如圖所示，觀察者從A點(diǎn)到B點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)，將看不到衛(wèi)星，由幾何關(guān)系可知：sinθ=

R

r

觀察者看不見(jiàn)此衛(wèi)星的時(shí)間：t=

2θ

2π

T=

T

π

arcsin(

4π2R

gT2

)

1

3

答：春分那天（太陽(yáng)光直射赤道）在日落12小時(shí)內(nèi)觀察者看不見(jiàn)此衛(wèi)星的時(shí)間為：

T

π

arcsin(

4π2R

gT2

)

1

3

．

點(diǎn)評(píng)：解決天體問(wèn)題把握兩條思路：一是萬(wàn)有引力提供向心力，二是重力等于萬(wàn)有引力．針對(duì)本題關(guān)鍵還要分析好幾何關(guān)系來(lái)求解．