世界上第一颗人造卫星(探索第一颗人造卫星)

我们的地球母亲——自从卫星升天空以来，我们对地球的认识变得越来越深刻。

1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星进入绕地球轨道。它的名字叫普特尼克一号，也叫卫星一号，人类正式进入了Tai 空时代。探索空不再是科幻小说中的场景。事实上，对于来说，一号卫星是一颗非常小的卫星，直径只有58厘米，重量为83公斤。绕地球一周需要97分17秒。它距地球近日点228公里，距远日点947公里。虽然外观上并不令人意外，但它是第一颗进入泰泰空的人造卫星，象征着人类历史进入了一个新时代。

从那以后，“轨道”这个词就有了特定的含义。轨道可以描述卫星或其他天体在重力或其他力的作用下绕地球或其他天体运行的路径或轨迹。虽然自然力从根本上决定了卫星轨道的形状和大小，但人类的智慧和想象力非常准确地描述了轨道的细节。

地球的形状是决定人造卫星近地轨道的重要因素。直到20世纪50年代，人们才意识到两极与地球中心的距离比赤道近21公里左右。Tai 空的时代给我们带来了新的精准和新的观察。1958年，对卫星绕地球轨道的分析表明，两极的直径比赤道短42.77公里。电线杆是平的这个事实已经得到了验证，但是原来的计算稍微夸张了170米。同年，科学家发现，原本预计进入500公里环形轨道的美国卫星“先锋1号”偏离了原来的轨道。

天文学家约翰·奥凯夫解释了这种差异，因为与以前的理论相比，实际上地球的顶部更窄，中间部分更宽。同时，这些发现也证明了南极比北极离地球中心近40米。这也让科学家认为地球是预制的。

皇家飞机研究所的德斯蒙德·金海完善了这一观点。与此同时，G.E .库克根据27颗卫星的轨迹对地球的形状进行了详细的研究。结论是南极比原始数据低25.8米，北极高18.9米。换句话说，南极比北极离地球中心近44.7米。这种不对称导致人造地球卫星的轨道偏移了10公里，大约是地球中心到两极距离差的几百倍。也说明如果卫星轨道的精度能达到200米，那么计算地球具体大小的精度就可以用米来计算。

另一个关键值是地球的赤道长度。赤道半径6378.14公里，两极半径6356.79公里，相距约21公里。这种差异也会影响卫星绕地球的轨道。当卫星从南半球向西到达北半球时，其轨道平面在赤道的重力作用下向西摆动。如果卫星由东向西进入北半球，轨道平面将向东摆动。这种扰动称为“交集回归”。“交点”是卫星穿过地球赤道面的点。

除了交点的移动，地面观测者发现了轨道平面的另一个明显的旋转。这是由于地球每天围绕地轴旋转造成的。在低轨卫星上完成一个完整的轨道(一个半小时计算)，地球将向东旋转22.5°。观察者会发现轨道的平面向西移动了22.5°。

卫星为大地测量学(测量和测绘地球表面的科学)增加了一个新的维度。它们通过揭示地球重力的异常来帮助科学家勾勒出地球的真实形状。此外，卫星已经成为确定位置、距离和方向的精确工具，这些工具在导航、地球物理勘探、土木工程和洲际导弹部署等领域取得了巨大成就。

虽然地球是梨形的，可以推断赤道是一个完美的圆，但实际上赤道也是一个椭圆。

地球的形状随着经度和纬度而变化。对大量卫星轨道的分析揭示了地球新的一面。地球表面基本参考形状的引力等电位，称为“大地水准面”，与海洋平均海平面几乎一致(忽略潮汐、风等影响)。)，上面叠加着高山峡谷。如果你详细了解重力，你就能知道海平面的形状。重力的大小可以从卫星轨道的微小变化中推断出来。

地球呈梨形，其大地水准面图显示了地球的新特征。一项基于80万次观测的研究表明，印度南部有一个110米深的凹陷，新几内亚附近有一个81米高的隆起。美国宇航局1978年发射的“海洋卫星”通过监测海平面高度的偏差，收集了大量关于地球形状的数据。这是由雷达高度计完成的，它通过记录发送到地面的短雷达脉冲的往返时间来测量地面和它之间的距离。

使用激光束可以提高大地测量的精度。这一点已被广泛研究。1992年，两颗意大利卫星“拉格斯一号”和“拉格斯二号”进入绕地球轨道，轨道高度为590公里，但运行方向不同。它们每个都有426个等距的立方角反射器，看起来像一个高尔夫球。激光由地面站发射，卫星接收。来自30个国家的研究人员比较了往返延迟。地质学家可以依靠这些数据来监测地壳板块的运动，测量地轴的摆动，更好地了解海洋潮汐。

阿波罗11号登月任务极大地揭示了对轨道进行精确重力测量的重要性。现在知道尼尔·阿姆斯特朗在距离原目标6公里的地方着陆，因为当时月球表面的重力还不清楚。

2004年4月，美国宇航局空与斯坦福大学联合发射“重力探测器-B”，进入绕地球640公里的轨道。引力被定义为一个巨大物体对一对空的扭曲。

这颗卫星对像行星这样的大型天体的扭曲空时空结构进行了最精确的测量，就像爱因斯坦预言的空之间的曲折一样。测量方法是在装有四个完美球形应时陀螺仪的卫星上保持温度接近绝对零度，并对准恒星IM Pegasi/ HR 8703观察陀螺仪微小的方向变化。

陀螺仪精度可达0.041弧秒。重力的变化为海洋运动及其对气候的影响提供了不同寻常的见解。

地壳中质量的不均匀分布是重力差的原因。地球的重心随着地球表面质量的重新分布而不断变化，这是由海洋中质量的运动以及土壤水分、雪和地下水的运动引起的。欧洲遥感卫星ERS-1和Topaz卫星(又称波塞冬卫星)采集的高度计数据显示，海洋重力场异常。Topaz卫星搭载了DORIS(轨道定位系统)，可以测量卫星在参考椭球面(地球表面近似值)上方的位置和高度，精度为10厘米。

2004年的地震(过去100年第四大地震)稍微改变了地球的形状。它使北极移动了几厘米，估计是2.5厘米。它将扁平率(即地球顶部扁平赤道凸起的比率)降低了十分之一。科学家说地球会继续变平，地震只是延续。地震使一天的时间缩短了2.68微秒。

科学家还发现，地核的自转速度比地表快，每年大约0.3到0.5倍。地球固体核的直径是2400公里，而流体核的直径是7000公里。1936年，人们发现了地核，但直到25年前，人们才证明地核是固体而不是液体。