Yer yolu - Ground track

Yer iz Uluslararası Uzay istasyonu yaklaşık iki için dönemler. Aydınlık ve karanlık bölgeler, Dünya'nın bölgelerini sırasıyla gündüz ve gece temsil eder.

Bir yer yolu veya zemin izi bir gezegenin yüzeyindeki yoldur doğrudan aşağıda bir uçak veya uydu. Bir uydu söz konusu olduğunda, projeksiyon uydunun yörünge Dünyanın yüzeyine (veya uydunun yörüngesinde ne olursa olsun).

Bir uydu yer izi, Dünya'nın yüzeyi boyunca, uydu ile Dünya'nın merkezi arasındaki hayali bir çizginin hareketini izleyen bir yol olarak düşünülebilir. Başka bir deyişle, yer izi, uydunun doğrudan yukarıdan geçeceği veya uyduyu geçeceği noktalar kümesidir. zirve, içinde referans çerçevesi bir yer gözlemcisinin.^[1]

Uçak yer izleri

İçinde hava seyrüsefer, yer izleri tipik olarak yaklaşık bir yay Harika daire Bu, Dünya yüzeyindeki iki nokta arasındaki en kısa mesafedir. Belirli bir yer rotasını takip etmek için, bir pilotun kendi başlık etkisini telafi etmek için rüzgar. Uçak rotalarından kaçınmak için planlanmıştır kısıtlı hava sahası ve tehlikeli alanlar ve yakın navigasyondan geçmek fenerler.

Uydu yer izleri

Bir uydunun yer izlemesi, uydunun değerlerine bağlı olarak birkaç farklı biçimde olabilir. yörünge elemanları, uydunun yörüngesinin boyutunu, şeklini ve yönünü tanımlayan parametreler. (Bu makale kapalı yörüngeleri veya yörüngeleri eksantriklik birden azdır ve bu nedenle hariç tutar parabolik ve hiperbolik yörüngeler.)

Doğrudan ve geri hareket

Tipik olarak, uyduların kabaca bir sinüzoidal zemin izi. Yörüngeli bir uydu eğim sıfır ile doksan derece arasında, a denilen yerde olduğu söylenir. direkt veya prograd yörünge yani Dünya'nın dönüşü ile aynı yönde yörüngede döndüğü anlamına gelir. 90 ° ile 180 ° arasında (veya eşdeğer olarak, -90 ° ile 0 ° arasında) yörünge eğimine sahip bir uydunun, retrograd yörünge. (Doğrudan yörüngeler, suni uydular için en yaygın olanıdır, çünkü fırlatma sırasında Dünya'nın dönüşü tarafından verilen ilk hız, delta-v yörüngeye ulaşmak için gerekli.)

Doğrudan yörüngede olan bir uydu Yörünge dönemi bir günden az bir süre, karayolu boyunca batıdan doğuya hareket etme eğiliminde olacaktır. Buna "görünürde doğrudan" hareket denir. Bir yörünge periyodu olan doğrudan yörüngede bir uydu daha büyük bir günden daha fazlası, "görünür retrograd" hareket olarak adlandırılan hareketle, yer rotası boyunca doğudan batıya hareket etme eğiliminde olacaktır. Bu etki, uydunun, Dünya'nın altında döndüğü hızdan daha yavaş yörüngede dönmesi nedeniyle oluşur. Gerçek bir retrograd yörüngede bulunan herhangi bir uydu, yörünge periyodunun uzunluğuna bakılmaksızın yer rotası boyunca her zaman doğudan batıya hareket edecektir.

Çünkü bir uydu eksantrik yörünge, perige yakınlarında daha hızlı ve apojenin yakınında daha yavaş hareket eder; bir uydunun yörüngesinin bir bölümünde doğuya ve başka bir bölümde batıya doğru izlemesi mümkündür. Bu fenomen, aşağıda tartışılan yer eşzamanlı ve Molniya yörüngelerinde olduğu gibi, kendi üzerinden geçen yer izlerine izin verir.

Yörünge döneminin etkisi

Bir sabit Kuzey Kutbu'nun yukarısından bakıldığında yörünge

Yörünge periyodu bir tamsayı günün kesri (örneğin, 24 saat, 12 saat, 8 saat vb.) her gün aşağı yukarı aynı yer yolunu izleyecektir. Bu kara yolu, şeye bağlı olarak doğuya veya batıya kaydırılır. yükselen düğümün boylamı zamanla değişebilir tedirginlikler yörünge. Uydunun periyodu bir günün tam sayı kesirinden biraz daha uzunsa, yer rotası zamanla batıya kayacaktır; biraz daha kısaysa, yer rotası doğuya kayacaktır.^[1]^[2]

Bir uydunun yörünge periyodu arttıkça, Dünyanın dönme periyodu (başka bir deyişle, ortalama yörünge hızı Dünya'nın dönme hızına doğru yavaşladığından), sinüzoidal zemin izi uzunlamasına sıkıştırılacaktır, yani "düğümler" (noktaların kesiştiği noktalar) ekvator ), yer eşzamanlı yörüngeye gelinceye kadar birbirlerine yakınlaşacaktır. Yörünge dönemleri için uzun Yörünge periyodundaki bir artış, Dünya'nın dönme periyodundan daha fazla, (görünür retrograd) yer rotasından uzunlamasına bir uzamaya karşılık gelir.

Yörünge periyodu olan bir uydu eşit Dünya'nın dönme periyodunun bir yer eşzamanlı yörünge. Onun yer rotası, Dünya üzerinde sabit bir yerde ekvatoru her gün iki kez geçecek şekilde "sekiz rakamı" şeklinde olacaktır. Yörüngesinin en yakın kısmındayken doğuya doğru izleyecektir. yerberi ve en yakın olduğu zaman batıya doğru apoje.

Jeosenkron yörüngenin özel bir durumu, sabit yörünge, var tuhaflık sıfır (yörünge daireseldir) ve sıfır eğim Dünya Merkezli, Toprak Merkezli koordinat sistemi (yörünge düzleminin Dünya'nın ekvatoruna göre eğimli olmadığı anlamına gelir). Bu durumda "yer rotası", Dünya'nın ekvatorunda uydunun her zaman üzerinde bulunduğu tek bir noktadan oluşur. Uydunun hala Dünya'nın yörüngesinde olduğunu unutmayın - görünürdeki hareket eksikliği, Dünya'nın kendi etrafında dönüyor olmasından kaynaklanmaktadır. kütle merkezi uydu yörüngede olduğu gibi aynı hızda.

Eğimin etkisi

Orbital eğim bir yörünge düzlemi ile Dünya'nın ekvator düzlemi arasında oluşan açıdır. Coğrafi enlemler yer yolunun kapsadığı -ben -e ben, nerede ben yörünge eğimidir.^[2] Başka bir deyişle, bir uydunun yörüngesinin eğimi ne kadar büyükse, yer rotası o kadar kuzey ve güneyden geçecektir. Tam olarak 90 ° eğime sahip bir uydunun, kutup yörüngesi yani Dünya'nın kuzeyinden ve güneyinden geçtiği anlamına gelir kutuplar.

Başlatmak daha düşük enlemlerdeki bölgeler genellikle kısmen yörünge eğiminde izin verdikleri esneklik nedeniyle tercih edilir; bir yörüngenin ilk eğimi, fırlatma enleminden daha büyük veya ona eşit olacak şekilde sınırlandırılmıştır. Fırlatılan araçlar Cape Canaveral örneğin, başlangıç yörüngesel eğimi fırlatma sahasının enlemi olan en az 28 ° 27 ′ olmalıdır - ve bu minimum seviyeye ulaşmak için doğu yönünde fırlatma gerekir. azimut, diğer başlatma kısıtlamaları göz önüne alındığında bu her zaman mümkün olmayabilir. En uç noktalarda, ekvatorda bulunan bir fırlatma sahası doğrudan istenen herhangi bir eğime doğru fırlayabilirken, kuzey veya güney kutbundaki varsayımsal bir fırlatma sahası yalnızca kutup yörüngelerine fırlatabilir. (Bir yapmak mümkün iken yörünge eğim değişikliği Yörüngede bir kez manevra yaptığında, bu tür manevralar tipik olarak yakıt açısından tüm yörünge manevraları arasında en maliyetli olanları arasındadır ve tipik olarak mümkün olduğu ölçüde önlenir veya en aza indirilir.

Daha geniş bir ilk yörünge eğimi yelpazesi sağlamaya ek olarak, düşük enlemli fırlatma yerleri, sağlanan ilk hız nedeniyle yörünge yapmak için daha az enerji gerektirme avantajını sunar (en azından fırlatmaların büyük çoğunluğunu oluşturan prograd yörüngeler için) Dünyanın dönüşü ile. Jeopolitik ve lojistik gerçeklerle birleşen ekvator fırlatma sahaları arzusu, özellikle yüzer fırlatma platformlarının gelişimini teşvik etti. Deniz Fırlatma.

Perigee argümanının etkisi

Bir Molniya yörüngesinin zemin izi

Eğer perigee argümanı sıfırdır, yani perigee ve apojenin ekvator düzleminde olduğu anlamına gelir, daha sonra uydunun yer izi ekvatorun üstünde ve altında aynı görünecektir (yani, 180 ° gösterecektir. dönme simetrisi hakkında yörünge düğümleri.) Perigee argümanı sıfır değilse, uydu kuzey ve güney yarım kürelerde farklı davranacaktır. Molniya yörüngesi −90 ° civarında perigee argümanı ile böyle bir duruma bir örnektir. Bir Molniya yörüngesinde, apogee yüksek enlem (63 °) ve yörünge oldukça eksantriktir (e = 0.72). Bu, uydunun kuzey yarımkürenin bir bölgesi üzerinde uzun bir süre "havada asılı kalmasına" neden olurken, güney yarımkürede çok az zaman geçirir. Bu fenomen, "apogee beklemesi" olarak bilinir ve yüksek enlem bölgelerinde iletişim için arzu edilir.^[2]

Yörüngeleri tekrarlayın

Yeryüzündeki belirli bir konumu izlemek için sıklıkla yörünge operasyonları gerektiğinden, periyodik olarak aynı yer yolunu kapsayan yörüngeler sıklıkla kullanılır. Yeryüzünde, bu yörüngeler genellikle Dünya tekrarlı yörüngeler olarak adlandırılır. Bu yörüngeler, düğümsel devinim Yörüngeyi kaydırma etkisi, böylece yer rotası önceki bir devrime denk gelir, böylece bu esasen yörüngedeki cismin dönüşündeki sapmayı dengeler. Bir gezegenin belirli bir süresinden sonraki uzunlamasına rotasyon şu şekilde verilir:

{displaystyle Delta L_ {1} = - 2pi {frac {T} {T_ {E}}}}

nerede

${displaystyle T}$ geçen zaman
${displaystyle T_ {E}}$ Dünya örneğinde, yörüngedeki cismin tam dönüşünün zamanıdır Sidereal gün

Etkisi düğümsel devinim şu şekilde ölçülebilir:

{displaystyle Delta L_ {2} = - {frac {3pi J_ {2} R_ {e} ^ {2} cos (i)} {a ^ {2} (1-e ^ {2}) ^ {2}} }}

nerede

${displaystyle J_ {2}}$ vücudun mu ikinci dinamik form faktörü
${displaystyle R_ {e}}$ vücudun yarıçapı
${displaystyle i}$ ... yörünge eğimi
${displaystyle a}$ yörünge yarı büyük eksen
${displaystyle e}$ ... yörünge eksantrikliği

Bu iki etki bir setten sonra iptal edilmelidir ${displaystyle j}$ yörünge devirleri ve ${displaystyle k}$ (yıldız) günler. Bu nedenle, geçen süreyi uydunun yörünge periyoduna eşitlemek ve yukarıdaki iki denklemi birleştirmek, tekrarlanan bir yörünge olan herhangi bir yörünge için geçerli olan bir denklem verir:

{displaystyle jleft | Delta L_ {1} + Delta L_ {2} ight | = jleft | -2pi {frac {2pi {sqrt {frac {a ^ {3}} {mu}}}} {T_ {E}}} - {frac {3pi J_ {2} R_ {e} ^ {2} cos (i)} {a ^ {2} (1-e ^ {2}) ^ {2}}} ight | = k2pi}

nerede

${displaystyle mu}$ ... Standart yerçekimi parametresi yörüngede dönen vücut için
${displaystyle j}$ aynı yer rotasının kaplandığı yörünge dönüşlerinin sayısıdır
${displaystyle k}$ sayısı yıldız günleri daha sonra aynı yer yolu kaplanır

Ayrıca bakınız

Ders (navigasyon)
Geçiş (uzay uçuşu), bir uzay aracının yerel ufkun üzerinde görülebildiği dönem
Terminatör (güneş) Gezegensel bir cismin aydınlatılmış gündüz tarafı ile karanlık gece tarafını ayıran hareketli çizgi
Uydu tekrar ziyaret süresi, bir uydu tarafından Dünya'daki aynı noktanın gözlemleri arasında geçen süre

Referanslar

^ ^a ^b Curtis, Howard D. (2005), Mühendislik Öğrencileri için Yörünge Mekaniği (1. baskı), Amsterdam: Elsevier Ltd., ISBN 978-0-7506-6169-0.
^ ^a ^b ^c Montenbruck, Oliver; Gill, Eberhard (2000), Uydu Yörüngeleri (1. baskı), Hollanda: Springer, ISBN 3-540-67280-X.

Lyle, S. ve Capderou, Michel (2006) Uydular: Yörüngeler ve Görevler Springer ISBN 9782287274695 s. 175–264

Dış bağlantılar

Uydu İzleyici eoPortal.org'da
satview.org
heavens-above.com
https://isstracker.pl ISS İzleyici
uydu yer izi smallsats.org'daki yazılım kodu
infosatellites.com
n2yo.com

[curtis-1] Curtis, Howard D. (2005), Mühendislik Öğrencileri için Yörünge Mekaniği (1. baskı), Amsterdam: Elsevier Ltd., ISBN 978-0-7506-6169-0.

[monty-2] Montenbruck, Oliver; Gill, Eberhard (2000), Uydu Yörüngeleri (1. baskı), Hollanda: Springer, ISBN 3-540-67280-X.

[1]

[2]