北斗组网需要多少颗卫星？
今年的北京高考语文作文题 ， 意料之外地考到了物理知识 。作文材料里谈到的是北斗导航定位系统 。这是中国自主建设的一套卫星 ， 一共55颗 ， 合在一起就能让人知道你在地球上的什么地方 。平时你手机地图的定位功能 ， 也许就使用了北斗的信号 。而作文题目是 ， “材料中‘每一颗都有自己的功用’ ， 引发了你怎样的联想和思考？”这个题目其实还挺坑的 。
光看这个描述 ， 你可能会觉得 ， 这55颗卫星应该各自有什么独一无二的特征吧？它们是分工合作实现了导航定位的效果 ， 就像电影动画里的超级英雄队伍一样 ， 不同的超级英雄发挥自己的特长去打败坏蛋 。但其实 ， 北斗系统并不是那么运作的 。怎么回事呢？别着急 ， 听我讲点儿背后的物理 ， 你就会理解了 。北斗系统的最基本的功能 ， 是定位 ， 也就是判断你在地球上的什么位置 。
但是 ， 它是怎么知道你在哪里的呢？靠眼睛看 ， 肯定不行 。人太小了 ， 在太空中看不见 ， 而且可能会被楼或者是山给挡住 。靠耳朵听呢？一方面 ， 太空中没有空气 ， 声音是不能在太空中传播的 。另一方面 ， 你平时肯定有个经验 ， 那就是耳朵判断方位很不准 ， 你只能大概听到一个人在你后面 ， 判断是左后还是右后就已经要费点功夫了 ， 判断左后30度还是45度 ， 一般人根本做不到 。
更何况 ， 就算知道了方位 ， 也不知道距离啊 。哎 ， 就有科学家想到了一个测量距离的方式 。什么办法呢？看时间 。在《30位超级英雄带你学物理》里面 ， 我给你讲过声速和奥特曼的事情 。声音在空气里传播是需要时间的 ， 速度大概是每秒钟340米 。假如你大喊一声“现在时间是晚上7点整” ， 但小明听到声音的时候看了一下表 ， 已经7点零1秒了 ， 那就说明声音传过来花了1秒钟 ， 也就是两个人距离有340米远 。
但光知道距离 ， 还是没啥用 ， 还得知道方位 。但是接下来 ， 科学家就想到了一件更加巧妙更加厉害的事情 。假如说小明现在知道了你距离他340米 ， 虽然不知道方位 ， 但还是可以这么说 ， 如果以小明为圆心 ， 以340米为半径 ， 画一个圆 ， 那么你肯定在这个圆上的某个地方 ， 对吧？但现场不光有小明和你 ， 还有小红 ， 小红跟小明站的地方不同 ， 而且她也听见了你喊的那一声 ， 但是她听到的时候看了下表 ， 已经7点02秒了 ， 说明声音传到她花了两秒钟 ， 你和她距离680米 。
那么 ， 以小红为圆心 ， 680米为半径 ， 也画一个圆 ， 你肯定也在这个圆上吧？一般来说 ， 这两个圆都会有两个交点 ， 换句话说 ， 你肯定就在其中一个点上 。突然之间 ， 不需要方位 ， 只需要距离 ， 也能确定具体的位置了！那到底是两点里的哪一点呢？讲到这里你肯定能猜到了 ， 我们再找另一个人 ， 比如找小张 ， 问问他什么时候听到你喊声 ， 以他为圆心再画一个圆 。
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