Почему солнечно-синхронные спутники «на терминаторе» никогда не пролетают над полюсом?

Не останутся без внимания и полярные регионы, поскольку два раза в год они будут проходить под солнечно-синхронной орбитой. – СФ. 19 нояб.

@СФ. - Ваш комментарий неверен. Солнечные синхронные спутники никогда не проходят непосредственно над полюсами. Например, спутники A-train имеют наклонение орбиты 98,2 градуса и, следовательно, никогда не идут к северу от 81,8 градуса северной широты. Полюса видны с самой северной точки орбиты, но никогда не находятся прямо под ней. – Дэвид Хаммен 4 часа назад

Может ли кто-нибудь объяснить это, как будто мне было 5 лет?

Наклон оси Земли на 23,4 ° отправляет полюса на 23,4 ° от терминатора на ночную или дневную сторону в дни солнцестояния. Так, в день летнего солнцестояния северный полюс находится на расстоянии 23,4 градуса от терминатора.

Спутники "на терминаторе" движутся под углом от 80 до 82 градусов, то есть в момент равноденствия они находятся на 10-12 градусов от полюса, который находится точно на линии терминатора. В день летнего солнцестояния, если спутник должен пройти над линией терминатора над экватором, если он сохраняет наклон 80 градусов (относительно земного экватора), это будет означать, что он находится на расстоянии 20 градусов от полюса + 23,4 градуса между полюсом и терминатором. = 43 градуса от терминатора ... это вряд ли «едет на терминаторе», почти на полпути перпендикулярно ему ... (и около зимнего солнцестояния они фактически едут точно над линией терминатора).

или я что-то упускаю? Может ли кто-нибудь показать изображение орбиты такого спутника в день летнего солнцестояния относительно северного полюса и линии терминатора? Что-то вроде этого , но для даты летнего солнцестояния?

Это хороший вопрос! Как я уже сказал, я оооочень запутался . Я думаю, что вкратце ответ может заключаться в том, что пока экваториальная выпуклость имеет определенные симметрии, в том числе относительно оси Земли, направление возмущения выпуклости будет в плоскости выпуклости (например, экваторе). Не существует таких вещей, как «орбиты на терминаторе». Орбита реагирует на форму выпуклости и понятия не имеет, где находится солнце или терминатор, и ее это не волнует. Хороший мысленный эксперимент был бы, если бы ось была наклонена под углом 90 градусов к эклиптике.
Нет. Объяснить это пятилетнему ребенку невозможно .
Частично проблема здесь заключается в неправильном представлении ELI5 о спутнике, «ездящем на терминаторе». Таких спутников не существует. Это ложь детям .

Ответы (2)

Может ли кто-нибудь объяснить это, как будто мне было 5 лет?

Вкратце: настоящего спутника, летящего на терминаторе, не существует. Затраты на обслуживание топлива для такой орбиты были бы смехотворно высоки.

Солнечно-синхронные орбиты спутников не совсем кеплеровы. Прямое восхождение восходящего узла постоянно на кеплеровской орбите. Вместо этого прямое восхождение восходящего узла прецессирует по солнечно-синхронным орбитам, чтобы соответствовать орбите Земли вокруг Солнца.

Эта прецессия есть изменение плоскости. Изменение плоскости на кеплеровских орбитах - довольно дорогостоящая операция с точки зрения дельта-V. Эти непрерывные изменения плоскости сделали бы солнечно-синхронную орбиту вокруг сферической планеты смехотворно дорогой. Эти непрерывные изменения плоскости солнечно-синхронной орбиты вокруг несферической Земли осуществляются бесплатно, потому что сплюснутость Земли делает любую наклонную орбиту прецессией. Скорость прецессии орбиты зависит от наклона орбиты, длины большой полуоси и эксцентриситета.

Солнечно-синхронные спутники имеют орбиты с наклоном, длиной большой полуоси и эксцентриситетом, специально разработанными для того, чтобы эта естественная скорость прецессии соответствовала орбите Земли вокруг Солнца. Такой спутник с плоскостью орбиты более или менее перпендикулярен направлению на Солнце (термин, не относящийся к ELI5: большой угол солнечного бета-излучения), и он будет более или менее сохранять эту ориентацию постоянной. Спутник будет более-менее ездить на терминаторе.

А как насчет настоящей орбиты терминатора? Такая орбита потребовала бы постоянных изменений плоскости, как по наклонению, так и по прямому восхождению. Сжатие Земли не влияет на наклон. За эти изменения плоскости отвечает спутник. Более того, это постоянно меняющееся наклонение будет означать, что естественная прецессия из-за сжатия почти никогда не будет соответствовать прецессии, необходимой для сохранения солнечной синхронности спутника. Настоящему терминатору, летящему на спутнике, также пришлось бы расходовать огромное количество топлива на эти смены самолетов. По этим причинам спутника на истинной орбите терминатора не существует.

Так что... в том, что "более-менее ездить на терминаторе", в некоторых случаях "определенно меньше", как с моим 43-градусным экземпляром? Наклонение относительно терминатора меняется в течение года, около нуля вблизи зимнего солнцестояния и более 40 градусов летом?

Спутник не движется параллельно терминатору, он дважды пересекает терминатор на каждом витке. Таким образом, на каждой орбите половина пути под орбитой находится в тени, а другая половина — в дневном свете.

Наклонение спутника измеряется относительно экватора (98,2°) и полюсов (8,2°) и не меняется в зависимости от времени года. Самая северная точка орбиты вращается вокруг полюса.

Может, мне стоит переименовать свой комментарий в ts;dr ("слишком короткий, не читал") :)
Почему солнечно-синхронные спутники «на терминаторе» никогда не пролетают над полюсом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v