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Eine geosynchrone Umlaufbahn ist ein Satellitenorbit, bei dem die Umlaufzeit um die Erde mit der Rotationsdauer der Erde (siderischer Tag) exakt übereinstimmt; der Satellit umkreist also die Erde zwar insgesamt synchron zur Erddrehung, jedoch nicht unbedingt synchron zu jedem Zeitpunkt. Da die Synchronizität nicht unbedingt für jeden Zeitpunkt des Umlaufs gilt, kann für einen Beobachter auf der Erdoberfläche der Satellit mit Exzentrizitäten ≠ 0 zeitweise seitlich vor- oder nachlaufen und für Bahnneigungen ≠ 0° auf- oder absteigen. Im speziellen Fall der geostationären Umlaufbahn (Bahnneigung = 0° und Exzentrizität = 0) steht ein Satellit für den Beobachter hingegen immer am selben Punkt am Himmel.
Da Vor- und Nachlauf und Auf- und Abbewegung sehr empfindlich auf Störungen der Bahnneigung und Exzentrizität reagieren, fallen Bahnstörungen hervorgerufen durch gravitative Einflüsse von Sonne und Mond und durch die Anisotropie des Gravitationsfeldes der Erde bei geostationären Umlaufbahnen besonders auf. Geostationär positionierte Satelliten benötigen fast ständig Treibstoff, um die Bahnstörungen zu korrigieren. Allein dadurch haben sie nur eine begrenzte Lebensdauer. Bei geosynchronen Umlaufbahnen hingegen sind die dadurch verursachten Bewegungen „Teil des Systems“, da die Empfänger auf der Erdoberfläche darauf eingestellt sind, dass sich Satelliten mit (nur) geosynchroner (aber nicht auch geostationärer) Umlaufbahn in einem Definierten und bekannten Bereich bewegen.
Einsatzzwecke geosynchoner (und v. a. geostationärer) Satelliten liegen hauptsächlich im Bereich der fix installierten Kommunikation, aber auch Wettersatelliten nutzen die Vorteile dieses Orbits. Für die Nutzung von geosynchronen Satelliten kann die Empfangsantenne auf der Erdoberfläche der jeweiligen Position des Satelliten angepasst werden, was bodenseitig zwar den technischen Aufwand erhöht, aber die Satellitenlebensdauer verlängert.
地球同步轨道（英语：Geosynchronous orbit，GSO），是一个以地球为中心的轨道。其轨道周期与地球自转周期一致，为23小时56分4秒（一个恒星日）。
地球同步轨道的一个特例是地球静止轨道，它是地球赤道平面上的一个圆形地球同步轨道。在地球静止轨道上的卫星对地面上的观察者来说，在天空中的位置保持不变。
通讯卫星通常采用地球静止轨道或接近地球静止轨道，这样与之通信的卫星天线就不必移动，而是可以永久地指向天空中卫星出现的固定位置。
根据中国航天科技集团资料，地球同步轨道的轨道高度为35788千米。