# 【日、地、衛星關係說明】

## 【主題說明】

在前面【衛星座標系統】的【主題說明】裡，我們已經介紹過「天球」、「天赤道」、「黃道」、「春分點」和「秋分點」等觀念。

「人造衛星和地球的關係」就如同「月亮和地球的關係」一樣，人造衛星會受到地球的牽引，隨著地球而移動，但是並不受到地球自轉的任何影響。

在本主題的模型中，我們顯示其間的關係：

> （1）人造衛星依照克卜勒定律，以地球的球心為焦點，在一個橢圓軌道上移動。
> （2）人造衛星的橢圓軌道隨著地球的公轉而移動。
> （3）人造衛星的軌道永遠保持一定的方位，不因為隨著地球移動而有所轉動。

人造衛星仍不免會受到太陽輻射壓力、大氣阻力和太陽、月亮引力的影響，這部分的討論屬較專業的領域，不在本書討論範圍。

（事實上，許多衛星上保有動力，稱為「調整噴嘴」(thruster)，能調整軌道的方位、高低等等。例如，有些資源遙測衛星軌道面與赤道垂直，繞著南北兩極。為求能有最好的光源，它的軌道面會經常調整。它的軌道面變化與地球公轉一樣快，這種衛星軌道稱作「太陽同步軌道」。）

## 【操作說明】

進入這個主題，會顯示如下的圖形

圖中央顯示一個太陽，另外有兩個圓圈，黃色的圓圈代表「黃道」，紅色的圓圈代表「天赤道」。

（請注意：當我們要討論地球和太陽的相對位置時，我們都是把座標原點放在太陽上，而不是放在地球上。而當我們要看衛星相對於地球的位置時，我們就會把原點放在地球上。）

### 地球的公轉

地球的位置和時鐘上的時間是對應的。我們可以用春分、夏至、秋分、冬至這些日子來檢查。

用滑鼠點按時鐘裡的 箭頭來改變「月」和「日」，如下圖：

我們發現地球的位置會隨著改變。將日期改到12月22日（冬至），會發現地球移到畫面的右端，如下圖。在此位置，從地球看，太陽在天球的「冬至」位置。

### 地球的自轉

地球的自轉也是和時鐘上的時間是對應的。

請先想一下下面兩點：

> > （1）我們在地球的任何位置上，中午12點時刻，會自轉到正對太陽的角度。

> > （2）在春分那一天，從地球看太陽，它應該在春分點上。

因此，我們來嘗試：

> > （1）把時鐘設到 3 月 21 日（春分日）的 12 時。

> > （2）從天球的春分點望向地球，在模型中（將地球附近放大後）看到如下圖

我們發現台灣正好正對著我們（太陽）。

這並不是巧合，這是因為

> > （1）模型精確地控制地球的自轉，與【模型時鐘】的時間正確對應。

> > （2）【模型時鐘】裡的時間是以台灣的時間為準。

因此，如果你在別的國家使用本模型，請自行換算成當地的時間。

### 觀察衛星的運轉

打開【模型時鐘】操作盤 的 ，衛星和地球即開始運轉。

用滑鼠點按 【模型時鐘】操作盤／ 裡，日、時、分的調整箭頭，可以改變時鐘速度，以方便觀察。

將[時鐘速度]調整到一小時左右，如下圖，可觀察衛星環繞地球的情形。

將 [時鐘速度] 調整到兩天左右，如下圖，可觀察衛星隨地球環繞太陽的情形。

用滑鼠點按 【模型時鐘】操作盤／ 裡左邊的六個按鈕，可以改變觀察的角度，對模型的立體關係有更明確的瞭解。如下圖

（按鍵盤上的 <↑><↓><←><→> 和「Del」「Ins」等鍵，也可以改變觀察的角度，效果完全相同。）