我们的母亲地球----从人造卫星的升空开始，我们对地球的认识越来越深刻
1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星进入环绕地球轨道，它的名字叫做斯普特尼克一号，也叫卫星一号，人类正式进入太空时代。探索太空已经不再是科幻故事中的场景。而实际上，卫星一号是一个很小的卫星，直径仅有58厘米，重量则为83千克；它绕地球一周需要97分17秒，在其近日点时距离地球228千米，远日点为947千米。尽管貌不惊人，但是它作为第一颗进入太空的人造卫星，象征着人类的历史踏入了新纪元。
“orbit（轨道）”这个单词从那以后有了特定的意义。轨道可以描述卫星或其他天体的在受到引力或其他作用力下，围绕着地球或其他天体运行的路径或轨迹。尽管自然的力量在根本上决定了人造卫星轨道的形状及大小，但是人类的智慧与想象力将轨道的细节描绘得无比确切。
地球的形状是决定人造卫星近地轨道的重要因素。到了19世纪50年代，人们才知道两极与地心的距离比赤道大约要近21千米。太空时代为我们带来了新精度、新观察。1958年，一项对卫星绕地轨道的分析表明，两极的直径比赤道的直径短42.77千米。两极较为扁平这一点得到了验证，但是原本的计算略有170米的夸大。同年，科学家发现预计进入500千米圆形轨道的美国卫星先锋一号偏离了原定轨道。
天文学家约翰·奥克菲解释了其中的差异，因为比之曾经的理论，实际上地球的顶端较为狭窄，而中部更为宽大。同时这些发现还证明了，比之北极，南极离地心近40米。这也让科学家们认为地球是预先成形的。
英国皇家飞机研究院的德斯蒙德·金海对这一观点进行了精修。他和他的同时G.E.库克根据27个卫星轨迹对地球的形状进行了详尽研究。得出的结论是，南极比原来的数据低25.8米，北极则略高18.9米。换句话说，南极比北极离地心近44.7米。这一不对称导致人造地球卫星的轨道有了10千米的偏移，大约是造成这一差异的地心到两极距离差异的数百倍。这也表明，如果卫星轨道的精确度能达到200米，对地球的具体大小的计算精度能以米计算。
另一个关键的数值是地球的赤道长度。赤道的半径是6378.14千米，两极半径为6356.79千米，两者相差约21千米。这一差值也影响了卫星绕地轨道。当卫星从南半球向北半球西行时，其轨道平面在赤道处的引力作用下向西摆动。如果卫星从东到西的方向进入北半球，轨道平面就会向东摆动。这种扰动称为“交点退行”。“交点”是卫星穿过地球赤道平面的点。
除了交点的移动外，地面观察者发现轨道平面有另一个明显的旋转。这是由于地球每天绕地轴自转造成的。在低轨道卫星的时候完成一次完整的轨道(以一个半小时计算)，地球会向东转动22.5o。观察者会发现轨道的平面向西移动22.5°。
卫星为大地测量学(测量和绘制地球表面的科学)增加了新的维度。他们通过揭示地球引力的异常，帮助科学家勾勒出地球的真实形状。此外，卫星已成为确定位置、距离和方向的精确工具，这些工具在导航、地球物理勘探、土木工程和洲际导弹部署等领域都大有作为。
尽管根据地球是梨形的，可以推测赤道是一个正圆，但是事实上赤道也是一个椭圆。
地球的形状随经度和纬度而变化。对大量卫星轨道的分析揭示了地球的新侧面。地球表面的基本参考形状的重力等势，称为“大地水准面”，几乎与海洋的平均海平面一致(忽略潮汐、风等的影响)，山脉和山谷叠加在上面。如果详细了解地心引力，就能知道海平面的形状。引力的大小可以由卫星运行轨道的微小变化来推断。
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