Vì sao các vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất theo những quỹ đạo khác nhau?

Các vệ tinh nhân tạo chuyển động trên bầu trời Trái Đất. Căn cứ vào độ cao quỹ đạo so với mặt đất, có thể chia chúng thành ba loại: quỹ đạo gần mặt đất, thấp hơn 600 km; quỹ đạo vừa, từ 600 - 3000 km; và quỹ đạo cao, lớn hơn 3000 km.

Những vệ tinh có công dụng khác nhau sẽ chuyển động ở những độ cao khác nhau. Các vệ tinh cần quan sát chi tiết mục tiêu trên mặt đất hoặc thăm dò môi trường gần mặt đất thường bay ở quỹ đạo thấp, như vệ tinh thí nghiệm khoa học, vệ tinh trinh sát, v.v.

Những vệ tinh cần quan sát lặp lại theo chu kỳ đối với mặt đất thường bay ở quỹ đạo trung bình, như vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực và vệ tinh thăm dò tài nguyên.

Với những vệ tinh cần quan sát một khu vực rộng lớn của Trái Đất theo thời gian định kỳ, hoặc vệ tinh trung chuyển tín hiệu, người ta thường cho chúng bay ở quỹ đạo cao, như vệ tinh khí tượng địa tĩnh và vệ tinh thông tin địa tĩnh.

Có hai loại quỹ đạo rất quan trọng: quỹ đạo đồng bộ với Mặt Trời ở độ cao vừa và quỹ đạo địa tĩnh ở quỹ đạo cao.

Quỹ đạo đồng bộ với Mặt Trời là quỹ đạo mà mặt phẳng quỹ đạo của vệ tinh đi qua hai cực Nam - Bắc của Trái Đất, mỗi ngày dịch chuyển về phía đông 0,9856o. Góc này đúng bằng góc Trái Đất quay quanh Mặt Trời dịch chuyển về phía đông mỗi ngày. Độ cao của quỹ đạo nằm trong khoảng 700 - 1000 km. Mỗi ngày, vệ tinh đi qua cùng một khu vực vào cùng một thời điểm, nên có thể quan sát quá trình biến đổi liên tục của khu vực ấy. Vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực hằng ngày định giờ quan sát bản đồ mây của cùng một khu vực, nhờ đó thu được quá trình biến đổi từng ngày, làm căn cứ khoa học cho dự báo thời tiết.

Đối với những vệ tinh cần “cố định bất động” trên không trung, như vệ tinh chuyển tiếp tín hiệu truyền hình, người ta dùng quỹ đạo địa tĩnh. Quỹ đạo này nằm trong mặt phẳng xích đạo của Trái Đất, cách mặt đất 35860 km. Trên quỹ đạo ấy, vệ tinh quay quanh Trái Đất từ tây sang đông với tốc độ 3075 km/s, đúng bằng tốc độ tự quay của Trái Đất. Vì vậy, vị trí tương đối giữa Trái Đất và vệ tinh không thay đổi.