「なんで、静止衛星は落っこちて来ないのか?」

物と物との間に働く引っ張り合う力が引力、衛星がじっとしていると、ニュートンの林檎と一緒で地面に落ちてきてしまう。この衛星をある速度で地球の周りをぐるぐると周回させると遠心力(地球から離れようとする力)が働いて、遠心力と引力とがつり合うとところで、衛星はいつまでも回っていられるということ。

そこで、24時間で地球の赤道上空を一周するように衛星を周回させると、地球も24時間で自転しているので、地球から見た衛星はいつも同じ場所にいるようにみえる、すなわち静止しているかのごとく。

この静止しているように見える位置(軌道)は決まっていて、地上から3万6千kmのとこ。

これを計算してみた
地球の中心から静止衛星までの距離が4万2千km、地球の半径が6千kmなので、半径を引くと、地上から静止衛星までは3万6千km。同じ式で地球から月までの距離を計算してみると41万km、ネットで調べると38万4000 kmらしいので、ちょっと違う。でも、月って静止衛星までの距離の10倍程度しか離れていない。

人間の手が届く宇宙って、割と狭いのね、と妙に納得

遠心力 Fc 引力 Fg
地球の質量M1 衛星の質量M2
万有引力定数G
衛星の角速度ω
地球の中心から衛星までの距離 r