同步卫星只能在赤道上空运行，主要原因如下：
角速度与方向匹配
同步卫星需与地球自转保持相同的角速度和方向。地球自转的角速度方向由右手螺旋法则确定（自西向东），而赤道是唯一能确保卫星始终沿此方向运行的轨道平面。
向心力与引力平衡
向心力由地球引力提供，需完全作用于卫星。若轨道不在赤道上空，卫星的向心力方向与引力方向不重合，无法稳定运行。
轨道稳定性要求
赤道是地球自转的“最大圆”，卫星在此轨道可保持恒定的线速度和周期，避免因轨道倾斜导致的周期性位置变化。
相对静止的条件
同步卫星需对地面某点保持相对静止。只有在赤道上空，卫星的轨道平面与地球赤道平面重合，才能实现这一条件。
综上，赤道是唯一能同时满足角速度、向心力、轨道稳定性及相对静止要求的轨道平面，因此同步卫星必须在此运行。
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