人口衛星を日本の上空に静止状態にするには高度が関係ありますか？

質問

人口衛星を日本の上空に静止状態にするには高度が関係ありますか？

　　またその理由を教えて下さい。

回答No.7

kagakusuki · ベストアンサー

衛星が軌道を１周するのにかかる時間（軌道周期）は、その衛星が描いている軌道の直径（楕円軌道の場合は長径）が大きい程、長い時間となります。
　詳しく言いますと、周期の２乗は長径の３乗に比例します。（これをケプラーの第３法則と言います）
　そのため、低い高度を回っている衛星は、短い時間で１周し、高い高度を回っている衛星は、１周するのに長い時間がかかります。
　そして、軌道の直径が84330?の場合、軌道周期は地球の自転周期である23時間56分4秒と等しくなります。（１日は太陽の出入りによって決まるので、地球の自転周期とは多少のずれがあります）
　ですから、直径が84330?（半径42165?）の円軌道を描いて、赤道の上空（海抜で測ると35786?）を回っている衛星は、地上から見ると、常に同じ位置にあるように見えるわけです。
　これが静止軌道衛星です。

【参考URL】
　静止軌道 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9D%99%E6%AD%A2%E8%BB%8C%E9%81%93

　円軌道を回っている衛星は、地球の引力と、回る事によって発生する遠心力が釣り合っているため、同じ高度を保つ事が出来るのですが、地球の引力は地球の中心に向かって引っ張る力ですから、それに対抗する遠心力の元となっている衛星の円運動の中心点も、地球の中心と同じ位置にある必要があります。
　例えば、日本の地図を作るための基準点は、東京都港区麻布台2丁目18番1にある日本経緯度原点で、その経度と緯度は東経139度44分28秒8759、北緯35度39分29秒1572ですが、仮にこの上空35786?で静止している物体がある場合を考えてみます。
　この物体は、東京から見ると静止しているように見えますが、地球は自転しているため、物体も円を描いて回る事になります。
　東京は赤道よりも北にありますから、地球の中心から日本経緯度原点に向かって伸ばした直線の延長上にあり、地球の中心から42165?離れた所にある物体は、赤道よりも北側を回る事になり、その円運動の半径は34259?で、円の中心は地球の中心から24580?も離れた、北極点の上空、高度18223?の位置になります。
　遠心力と引力の働く方向が正反対になっていないため、物体に働く力が完全に打ち消し合う事はなく、物体は地球表面における引力の0.013328倍の力で、南の方向に引っ張られます。
　この力の働きにより、物体は、何も支えがなければ、円運動から外れ、北緯35度39分29秒1572の上空で、最も高い地球の中心から42165?の地点を通り、緯35度39分29秒1572の上空で、最も低い地球の中心から4650?の地点を通る、周期９時間５４分の楕円軌道を描く様になります。
　但し、この場合は最低高度が地面よりも低いため、半周もする事なく、墜落してしまいます。
　尚、地球上の１地点の上空ではなく、大体同じ経度上を、ある範囲で南北方向に（多少は東西方向にも動きます）、行ったり来たりを繰り返す様な、人工衛星であれば、打ち上げる事が出来ますから、地球の自転と同じ周期で１周して、１日に１回だけ日本の上空を通過するような、衛星もあります。
　このような人工衛星の事を、対地同期軌道衛星と言います。

【参考URL】
　対地同期軌道 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%BE%E5%9C%B0%E5%90%8C%E6%9C%9F%E8%BB%8C%E9%81%93

　対地同期軌道衛星の中でも、上手に設計した楕円軌道を使う事で、目的の地点の上空近くに衛星がいる時間が長くなる様にした衛星の事を、準天頂衛星と言います。

【参考URL】
　準天頂衛星 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BA%96%E5%A4%A9%E9%A0%82%E8%A1%9B%E6%98%9F

　JAXA｜準天頂衛星初号機「みちびき｣
　　http://www.jaxa.jp/projects/sat/qzss/index_j.html

お礼

教えて頂き有難う御座います。

回答No.6

noname#175206

まず静止衛星とは何かから。
　静止衛星とは、地球から見て全く動かない衛星です。もちろん、自然のものがないので普通は人工衛星のことをいいます。
　ここで問題なのが「静止って、何に対して？」ということです。これは地球から望遠鏡など見ていても動かないように「見える」ということです。
　地球は24時間で1回転の自転をしていますね。もし人工衛星が、24時間で、地球の自転と同じ方向に、赤道上空を地球を1周するように周っていたら、地球上からは静止して見えます。
　このご質問で大事なのは「赤道上空」ということです。人工衛星が地球の周りを回るとき、かならず地球の中心を原点とする円を描くように周ります（他に楕円とかありますが省略します）。これを大円というのですが、もし赤道上空でなければ、緯度線と交わるように回ることになります。
　日本から垂直に見上げた位置に静止衛星が来るようにすることはできます。大円が日本上空を通ればいいいのですから。しかし、日本上空に来るのは一瞬で、時刻を追って見ていれば、その静止衛星は日本から見上げて楕円を描いてしまいます。もちろん、斜めに見上げて、ということでいいのならば、赤道上空の静止衛星は日本から見ても、ずっと静止して見えます。

お礼

教えて頂き有難う御座います。

回答No.5

DIooggooID

静止衛星（地球上のある地点から見て、衛星が常に同じ位置にいるように見えている）
になるには、地球の自転周期（約２４時間）と同じ周期で、地球の周りを回る
軌道にいなければなりません。

　そのため、その高度は、ほぼ同一です。

http://www.interq.or.jp/blue/rhf333/BS-L.HTM

お礼

教えて頂き有難う御座います。

回答No.4

debukuro

地球儀を見てください
地球の中心の周りに円を描きます
中心ですよ
地軸ではありませんよ！！
人工衛星に限らず月もこの円上しか動けません
日本を通る円を描くと子午線に対して平行か斜めしかかけません
日本の上空を通過する人工衛星はこの線上しか動けないのです
高度は地表から約３６０００キロメートルです
この軌道での公転周期が地球の自転周期と同じになるのです

お礼

教えて頂き有難う御座います。

回答No.3

chie65535

＞人口衛星を日本の上空に静止状態にするには高度が関係ありますか？

日本上空では不可能です。

静止軌道上の静止衛星は「静止しているのではない」です。「地球の自転と同じ速度で、地球を回っている」のです。

「地球を回っている衛星」とは「回っている事による遠心力で外向きに飛び出る力と、地球の重力により落下する力が、釣り合っている衛星」の事です。

なので「周回速度を変えずに、高度を下げると、遠心力より重力の方が大きくなって、落下してしまう」し「周回速度を変えずに、高度を上げると、遠心力より重力の方が小さくなって、地球から離れていってしまう」のです。

つまり「地球の自転と同じ速度で周回する場合、遠心力と重力が釣り合う高度」に居ないと、高度を一定に保てません。さもないと、落下するか、地球から離れていってしまいます。

静止軌道の高度よりも高い高度を保つには、地球の重力が弱くなった分、周回速度を下げて遠心力も下げないとなりません。

静止軌道の高度よりも低い高度を保つには、地球の重力が強くなった分、周回速度を上げて遠心力も上げないとなりません。

そういう訳で、静止軌道は「赤道上で、遠心力と重力が釣り合う高度」のみです。

日本は赤道上にありませんから、日本の上空に静止衛星を静止させる事はできません。

なお「日本と同じ経度の赤道上」であれば、静止衛星を静止軌道に乗せられます。

「静止衛星は、静止している訳ではない」のです。

お礼

教えて頂き有難う御座います。

回答No.2

Kon1701

人工衛星を日本の上空で静止させることはできません。ほぼ静止させられるのは赤道上だけです。また、高度は決まっています。

お礼

教えて頂き有難う御座います。

回答No.1

akina_line

こんにちは。

　下記サイトをご参照ください。
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9D%99%E6%AD%A2%E8%A1%9B%E6%98%9F
　　その原理上、日本上空は無理だと思います。

では。

お礼

教えて頂き有難う御座います。