Земля - це загадкова планета, на якій ми живемо. Іноді замислюємося над тим, як вона обертається навколо своєї осі і навколо Сонця. Але як щодо супутників, які знаходяться навколо Землі і слідують за її орбітою? Супутники-це штучні об'єкти, створені людиною, які виконують різні завдання, такі як забезпечення зв'язку, проведення наукових досліджень та спостереження за погодою. Одне з найцікавіших питань, пов'язаних із супутниками, - скільки часу потрібно для їх повного обльоту земної орбіти?
Для відповіді на це питання потрібно знати, яка орбіта використовується супутником. Орбіти можуть бути різними: низькою навколоземної, середньої і високої. Найбільш поширеною є низька орбіта, яка знаходиться на висоті близько 1000 кілометрів над поверхнею Землі. Супутник, що знаходиться на такій орбіті, облітає Землю за близько 90-120 хвилин. Цей час називається періодом обігу.
Період обертання - це час, за який супутник повністю облітає Землю і повертається у вихідне положення щодо Землі. За 90-120 хвилин супутник проходить всю окружність Землі і повертається в точку, з якої почав свій рух.
Таким чином, відповідь на питання про час, необхідний супутнику для повного обльоту земної орбіти, залежить від обраної орбіти. У разі низької орбіти цей час становить близько 90-120 хвилин. Однак варто зазначити, що супутники знаходяться на орбіті, а не на поверхні Землі, тому їх рух не прив'язаний до часу, визначеного нашими годинами та секундами. Час вони визначають за допомогою вбудованих в них годин і навігаційних систем.
Скільки часу потрібно супутнику для повного обльоту орбіти Землі
Повний обліт Землі супутником залежить від його висоти і швидкості руху по орбіті. Зазвичай супутники рухаються по кругових орбітах, розташованим на різних висотах над поверхнею планети. Час, необхідний для повного обльоту орбіти, називається період обертання.
Період обертання супутника можна розрахувати за формулою:
Період обертання = 2π√(r3 / GM)
- π-математична константа, наближено рівна 3.14;
- R-радіус орбіти (відстань від центру Землі до супутника);
- G-гравітаційна постійна, наближено рівна 6.67430 × 10^-11 м3/(кг * с2);
- M-маса Землі, наближено рівна 5.972 × 10^24 кг.
Наприклад, для супутника на висоті 1000 км над землею, радіус орбіти буде дорівнює 6728 км (радіус Землі плюс висота орбіти). Підставляючи значення в формулу, отримуємо:
Період обертання = 2π√((6728000)3/(6.67430 × 10^-11 × 5.972 × 10^24))
Розрахунок дасть приблизно 100,67 хвилин, що відповідає часу приблизно одного обльоту землі для супутника на даній висоті.
Важливо відзначити, що період обертання супутника може бути змінений за допомогою керуючих двигунів для підтримки необхідної орбіти і місії.
Типи супутникових орбіт
Існує кілька типів супутникових орбіт, які відрізняються за висотою, швидкістю та нахилом орбіти відносно екватора Землі. Кожен тип орбіти має свої особливості і застосування.
| Тип орбіти | Опис | Приклад |
|---|---|---|
| Низька навколоземна орбіта (НОЗ) | Орбіти на висоті від 200 до 2000 км над земною поверхнею. Вони мають невеликий період обігу і дозволяють досягти високої швидкості передачі даних. | Орбіта Міжнародної космічної станції (МКС) |
| Середня навколоземна орбіта (СОЗ) | Орбіти на висоті від 2000 до 35800 км. Вони використовуються для позиціонування геостаціонарних супутників і супутників навігаційної системи GPS. | Орбіта геостаціонарних супутників |
| Висока орбіта Землі (ВООЗ) | Орбіти на висоті від 35800 до 40000 км.вони використовуються для забезпечення широкосмугового інтернету і телекомунікацій. | Орбіта супутників зв'язку |
| Блискавична орбіта | Орбіти на висоті близько 10000 км, які дозволяють супутникам спостерігати за великими територіями землі і швидко пересуватися над різними регіонами. | Орбіта супутників метеорологічної служби |
Вибір типу орбіти залежить від цілей місії та необхідних характеристик супутника. Кожен тип орбіти має свої достоїнства і обмеження, і їх вибір є компромісом між функціональністю і вартістю запуску і підтримки супутника.
Низька орбіта Землі
Супутники, що знаходяться на низькій орбіті, мають ряд переваг. По-перше, такі супутники облітають Землю порівняно швидко, що забезпечує стрімку передачу даних. По-друге, вони досить низько знаходяться від поверхні Землі, що зменшує час затримки сигналу, зване "лятенція". По-третє, супутники на низькій орбіті зазвичай мають більш високу роздільну здатність, що дозволяє отримувати більш чіткі зображення і збирати більш докладні дані.
Швидкість обльоту земної орбіти залежить від висоти супутника. На відстані 160 кілометрів від поверхні Землі супутник облітає планету приблизно за 88 хвилин, що відповідає періоду обігу Міжнародної космічної станції (МКС). На висоті 2000 кілометрів оборот займе близько 127 хвилин.
Однак слід зазначити, що навіть за наявності великої швидкості супутники на низькій орбіті постійно наближаються до атмосфери Землі, що в кінцевому підсумку призводить до їх зниження та згоряння в атмосфері. Це проблема, яку технічні працівники та інженери вирішують різними способами, щоб продовжити термін служби супутників та забезпечити надійну роботу.
- Низька орбіта Землі облітає супутник приблизно за 88-127 хвилин, залежно від його висоти.
- Супутники на низькій орбіті мають високу роздільну здатність і забезпечують швидку передачу даних.
- Проблемою супутників на низькій орбіті є необхідність боротися з тертям атмосфери і збільшувати їх термін служби.
Середня орбіта Землі
Один обліт Землі для супутника в середній орбіті займає приблизно 90-100 хвилин. Цей час включає в себе повний обліт планети, від одного полюса до іншого. Під час польоту супутник описує овал, який називається орбітою, і знаходиться на висоті приблизно 200-2000 км від поверхні Землі.
На середній орбіті Землі знаходиться велика кількість штучних супутників, включаючи супутники зв'язку, навігації, метеорологічні супутники і т.д. завдяки цим супутникам ми отримуємо доступ до безлічі різних послуг та інформації, таких як телефонний зв'язок, супутникова навігація і прогнози погоди.
Супутники в середній орбіті Землі мають деякі переваги перед супутниками на низькій або високій орбіті. З одного боку, супутники на середній орбіті більш стабільні, ніж супутники на низькій орбіті, і можуть здійснювати огляд великих територій Землі. З іншого боку, вони знаходяться на більшій відстані від Землі, ніж супутники на низькій орбіті, і можуть забезпечити кращу зв'язок і більшу площу покриття, ніж супутники на високій орбіті.
Висока орбіта Землі
ДСО знаходиться на відстані близько 35 786 кілометрів від поверхні Землі і є синхронною орбітою – супутник рухається по орбіті з такою швидкістю, що вона збігається з кутовою швидкістю обертання Землі навколо своєї осі.
Ця особливість дозволяє супутнику залишатися нерухомим щодо певної точки на землі і забезпечує можливість використання його в якості платформи для телекомунікаційних, метеорологічних та інших цілей.
Відмінною особливістю високої орбіти Землі є те, що апаратура супутника володіє великим часом виявлення одного і того ж ділянки поверхні Землі. В результаті, супутники, що знаходяться на геостаціонарній орбіті, можуть забезпечувати безперервний зв'язок з пристроями на землі, включаючи телефони, Інтернет, телебачення і радіомовлення.
Варто відзначити, що через велику висоту орбіти Землі, час, необхідний для повного обльоту, істотно відрізняється від часу, необхідного для обльоту більш низьких орбіт.
Таким чином, супутники, що знаходяться на геостаціонарній орбіті, займають особливе місце в сфері комунікацій і відіграють важливу роль у забезпеченні зв'язку між різними частинами планети.