参考系、地球同步卫星、音障.docx

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1、参考系、地球同步卫星、音障参考系亦称“参考系”或“参照物”，为了确定物体的位置和描述其机械运动而选作标准的另一物体或物体群，叫参考系。对于物体运动的描述和研究，只有在选定参考系后才能正确进行。同一物体的运动从不同参考系看，往往是不同的，这就是运动的相对性。在运动学中，对于参考系的选择是任意的。研究同一物体运动时，选择不同的参考系对运动的描述是否简单有很大的关系。在研究物体在地面上的运动时，人们常根据习惯取地面为参考系，而研究行星运行时，常把太阳取为参考系。动力学问题通常选择惯性参考系。地球同步卫星地球同步卫星是人为发射的一种卫星，它相对于地球静止于赤道上空。从地面上看，卫星

2、保持不动，故也称静止卫星；从地球之外看，卫星与地球共同转动，角速度与地球自转角速度相同，故称地球同步卫星。地球同步卫星距赤道的高度约为3.58×107m，线速度的大小约为3.08×103m／s。发射同步卫星需要有高超的技术，一般先用多级火箭，将卫星送入近地圆形轨道，道称为初始轨道；当卫星飞临赤道上空时，控制火箭再次点火，短时间加速，卫星就会按椭圆轨道（也称转移轨道）运动；当卫星飞临远地点时，再次点火加速，卫星就最后进入相对地球静止的轨道，如图所示。若把三颗同步卫星，相隔120°均匀分布，卫星的直线电波将能覆盖全球有人居住的绝大部分区域（除两极以外），可构成全球通讯网。此轨

3、目前已经有十几个国家和组织发射了100多颗同步卫星。1984年4月，中国的同步卫星发射成功。音障第二次世界大战后期，战斗机的最大速度，已超过每小时700公里．要进一步提高速度，就碰到所谓“音障”问题。声音在空气中传播的速度，受空气温度的影响，数值是有变化的。飞行高度不同，大气温度会随着高度而变化，因此当地音速也不同。在国际标准大气情况下，海平面音速为每小时1227.6公里，在l1000米的高空，是每小时1065.6公里。时速700多公里的飞机，迎面气流在流过机体表面的时候，由于表面各处的形状不同，局部时速可能出700公里大得多。当飞机再飞快一些，局部气流的速度可能就

4、达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增。这种“音障”，曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑。每当他们的飞机接近音速时，飞机操纵上都产生奇特的反应，处置不当就会机毁人亡。第二次世界大战后期，英国的“喷火”式战斗机和美国的“雷电”式战斗机，在接近音速的高速飞行时，最早感觉到空气的压缩性效应。也就是说，在高速飞行的飞机前部。由于局部激波的产生，空气受到压缩，阻力急剧增加。“喷火”式飞机用最大功率俯冲时，速度可达音速的十分之九。这样快的速度，已足以使飞机感受到空气的压缩效应。为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度，科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数：马赫数。它是飞行速度与

5、当地音速的比值，简称M数。M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的。马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验，最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面，即马赫波的存在。M数小于1，表示飞行速度小于音速，是亚音速飞行；M数等于1，表示飞行速度与音速相等；M数大于1，表示飞行速度大于音速，是超音速飞行。