火箭在地球引力场中运动,还必须考虑地球物理因素带来的影响。
(1) 地球大气
由于地球大气的存在,火箭在大气层飞行时会受到火箭与大气相对运动而产生的空气动力,还要考虑实际大气相对标准大气的差别,要分析大气参数偏差对轨道、制导、稳定、载荷等方面的影响、大气流动还会产生风,特别是在距离地面5-15千米范围内(轨道的跨声速区和最大动压区)的高空风引起的气动载荷,它对火箭结构强度设计有很大的影响,因此,在发射时要通过高空风轨道修正,把高空风的影响降到最低。1992年长征2E火箭发射澳星时,就是由于高空风切变的影响,使星箭发生共振,导致卫星爆炸。
(2) 地球旋转
地区旋转是影响火箭发射的一个重要因素。火箭起飞前火箭固定在地面,一旦火箭发射起飞,火箭获得一个由地球旋转引起的牵连速度,这个牵连速度与发射点地心纬度、发射点离地心的距离有关。如果发射是顺行轨道,地球旋转是有利的,而且发射点纬度越低越有利;如果发射是逆行轨道,地球旋转则是个不利因素,火箭需用更多能量来克服地球旋转带来的不利影响,而且发射点纬度愈低,愈不利。
(3) 地球扁率
地球扁率使空间点相对地球表面的位置发生变化,地球赤道半径为6378140米,而地球两级的半径为6356755.3米,两者相差21384.7米,使地球引力向赤道方向倾斜。所以地球扁率的影响是在轨道计算中必须考虑的一个问题。
(4) 引力异常和垂线偏差
地球的实际引力十分复杂,实际引力相对于正常引力的差异称为引力异常,一般在计算火箭轨道时可不必考虑。火箭惯性制导系统在起飞时是按发射点的重垂线进行初始标定,当存在垂线偏差时,会造成惯性制导系统基准的误差,一般垂线偏差约10角秒的量级,因此在轨道计算时必须考虑垂线偏差对惯性制导系统基准的影响。