地球同步軌道（Earth Geosynchronous Orbit）

地球同步軌道（Earth Geosynchronous Orbit）
國立台南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

一顆衛星或行星其軌道週期與所環繞的行星或恆星的自轉週期相同，則此衛星或行星所運行之軌道稱為同步軌道（geosynchronous orbit）；而最常見的就是地球同步軌道。只要是在地面上的觀察者經過地球自轉一周以後，在天空相同的高度、位置再度看到相同的衛星出現，就可算是同步了。但是這個詞經常被用來提及特殊情況的地球同步軌道，即赤道正上方的軌道，也稱為地球靜止軌道（geostationary orbit）。若衛星軌道傾角為0°，赤道平面與軌道平面重合，則衛星在赤道上空，並且若衛星的軌道周期等於地球的自轉周期，且旋轉方向相同，從地面上看，這種軌道上的衛星相對地球赤道上某一點不動。

總結來說，實現地球靜止軌道，必須滿足以下條件：衛星運行方向與地球自轉方向相同；軌道傾角為0°；軌道偏心率為0，即軌道是圓形的；軌道周期23小時56分04秒，等於地球自轉周期，即恆星日。

地球靜止軌道的軌道半徑為42,164公里，海拔為35,786公里，
其軌道速度3.07公里/秒，週期為一恆星日（23小時56分04秒）而非太陽日。

要計算地球靜止軌道的高度，其公式推導如後：
通過牛頓第二定律運動，
其中： ， ω 是角速度而軌道半徑 r 是從地球質心算起。
重力加速度大小：

 由此產生的軌道半徑為 42,164公里（26,199英里）。減去地球的赤道半徑 6,378公里（3,963英里），給出了高度的 35,786公里（22,236英里）。

軌道速度（如何快速移動的衛星在太空中）乘以角速度的軌道半徑：

實際上，由於地球赤道的隆起，軌道不完全是圓形，帶有一點橢圓形，在一天當中軌道半徑時大時小，軌道半徑偏大時，衛星速度減小，其相對地球就要向西漂移，否則要向東漂移。另外衛星的軌道傾角也不正好為0°，這時衛星作南北漂移。若衛星軌道有點橢圓形，又有一點傾角，則衛星星下點軌跡是上面兩種結果的合成，使得每天星下點軌跡為”8″ 字形。而為了改善這種情況，可由地面控制衛星的推進系統，降低其高度，以便增加其速度。

資料來源：
1.維基百科–地球同步軌道  http://en.wikipedia.org/wiki/Geosynchronous_orbit
2.維基百科–地球靜止軌道  http://en.wikipedia.org/wiki/Geostationary_orbit
3.曾忠一（1988），大氣衛星遙測學，渤海堂文化事業有限公司，台灣台北，第169頁。