轨道越高,运行时的线速度越小。
可以根据两个方面来考虑。
一是根据机械能守恒。卫星在太空中运行时,其机械能是守恒的。距离地面越高,势能越大,则相应的动能越小。卫星处于低轨道时,势能小,则动能就大,线速度就大。所以轨道越高的卫星,运行线速度越小。
二是根据卫星的受力进行分析。在地球以外运行的卫星,卫星受到的地球引力=卫星运动的离心力
GmM/(r^2)=mv^2/r
即:GM/r=v^2
v=√(GM/r)
不用代入具体数字,只看化简后的公式就可看出,卫星运动的线速度与其运行轨道高度成平方反比。即轨道高度越大,所需要的运动线速度越小。
所以,在地表附近,卫星的运动线速度为7.9千米/秒。在地面以上300千米左右运行的空间站,其线速度约为7.8千米/秒。而到了地球同步轨道上,其线速度就会下降到约3.1千米/秒。
至于为什么轨道低时速度更快?上面已经解答了。