Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Orbity satelitarne Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 1.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Orbity satelitarne Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 1."— Zapis prezentacji:

1 Orbity satelitarne Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 1

2 13 stycznia 2014 Prawo powszechnego ciążenia Na podstawie obserwacji wielkich astronomów takich jak Tycho de Brahe czy Mikołaj Kopernik, Johann Kepler sformułował trzy prawa określające wzajemne relacje poruszających się względem siebie obiektów astronomicznych. Nieco później (w 1666 r.) Izaak Newton podał wyprowadzone z nich prawo powszechnego ciążenia: F - siła wzajemnego oddziaływania dwóch ciał o masach m i M e oddalonych od siebie o r; G - stała grawitacji wyznaczona w 1797 r. przez Henry Cavendisha 2 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

3 13 stycznia 2014 Terminologia 3 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

4 Terminologia 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 4

5 Terminologia 5 PojęcieDefinicja Sym­bol WysokośćOdległość wzdłuż wektora położenia od po­wierz­ch­ni Ziemi do satelity h ApogeumPunkt na orbicie najbardziej oddalony od środka Ziemi A' Węzeł wstępu­jącyPunkt w płaszczyźnie równika, który satelita prze­kracza z południa na północ N as DeklinacjaSzerokość niebieska mierzona na północ i połud­nie od równika niebieskiego δ Ekscentrycz­nośćOdległość pomiędzy ogniskiem i środkiem elipsy podzielona przez półoś więk­szą e OgniskoPunkty na półosi większej równoodległe od środka elipsy pozwalające definiować e­lipsę jako linię taką, że suma odległości od ognisk jest stała FeFe Orbita geosyn­chronicznaOrbita w płaszczyźnie równika, której okres równy jest okresowi obrotu Ziemi Koło wielkieLinia na powierzchni kuli utworzona przez prze­cię­cie płaszczyzną prze­chodzącą przez jej środek NachylenieKąt między płaszczyznami równika i orbity i Linia apsydLinia łącząca ognisko elipsy z perygeum F e -P' Linia węzłówLinia powstała przez przecięcie płaszczyzn rów­nika i orbity F e -N as NadirPunkt na powierzchni Ziemi na linii Satelita-og­nisko PerigeumPunkt na orbicie najbliższy środkowi Ziemi P' Orbita polarnaOrbita o dużym nachyleniu, najczęściej 70 o 90 o RektascensjaDługość niebieska mierzona w kierunku wschodnim od punktu równonocy wiosennej od 0 do 360 o Ω° Półoś wielkaMaksymalna odległość od elipsy do jej środka a Półoś małaMinimalna odległość od elipsy do jej środka b Orbita heliosyn­chronicznaOrbita o i>90 o, której płaszczyzna precesji Punkt równono­cy wiosennejPunkt przecięcia na sferze niebieskiej płaszczyzn równika i ekliptyki, w którym deklinacja zmienia się z południa na północ T

6 Elementy mechaniki orbitalnej Przypadek dwóch ciał o masach punktowych (zmiana potencjału grawitacyjnego Φ następuje tylko wzdłuż wektora r) d - odległość elementu masy dM e od rozpatrywanego punktu nad powierzchnią Ziemi, a całkowanie dokonywane jest po całej jej objętości. Rozwiązaniem równania jest wyrażenie J n - współczynniki n-tych harmonicznych ziemskiego potencjału grawitacyjnego, r e - promień Ziemi na równiku, P n (cosθ) - wielomiany Legendre'a takie, że jeśli P n (x) jest wielomianem Legendre'a stopnia n w x to 13 stycznia 20146

7 Elementy mechaniki orbitalnej (2) Najbardziej znaczącym odchyleniem kształtu Ziemi od kuli jest jej spłaszczenie na biegunach i wybrzuszenie w okolicach równika wynikające z ruchu obrotowego. Opisuje to wyraz dla n=2 tzn. P 2 (x)=0.5(3x 2 -1). Po podstawieniu do równania na Φ i zaniedbaniu składników wyższych rzędów daje to: 7 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 Współczynniki Legendre'a (sferyczne) J 2 = J 3 = J 4 = J 5 =

8 13 stycznia 2014 Elementy mechaniki orbitalnej (3) 8 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

9 Kołowa orbita polarna Kołowa orbita polarna Φ=0 (J 2 =0); r=const Przy typowej wysokości 1000 km nad powierzchnią morza dla M e = kg, otrzymamy okres ok. 105 minut. W tym czasie Ziemia "przekręci" się o 26°. 13 stycznia Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

10 13 stycznia 2014 Kołowa orbita równikowa Kołowa orbita równikowa θ=π/2 Satelita będzie pozostawał stale nad tym samym punktem nad równikiem. Wysokość takiej orbity musi wynosić km Orbita geostacjonarna Orbita geostacjonarna 10 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

11 Orbita geostacjonarna 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 11

12 Orbita okołopolarna W mechanice nieba do opisu zakłócania orbit stosuje się tzw. zmienne keplerowskie –a - półoś wielka –e - mimośród –M (M=E-e·sinE) - anomalia średnia –E - anomalia mimośrodowa orbity –i - nachylenie orbity –ω - długość peryhelium –Ω - długość węzła wstępnego Potencjał grawitacyjny można przedstawić w postaci: Ψ - składnik uwzględniający wpływ spłaszczenia Ziemi, obecności Księżyca i planet etc. na potencjał grawitacyjny 13 stycznia Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

13 Orbita polarna Zmienne keplerowskie można wyznaczyć posługując się tzw. keplerowskimi równaniami ruchu: 13 stycznia Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

14 Orbita heliosynchroniczna 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 14

15 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 15 Orbita heliosynchroniczna Orbita, której płaszczyzna tworzy stały kąt z kierunkiem na Słońce. Satelita przekracza równik zawsze o tej samej godzinie czasu lokalnego. W stosunku do punktu równonocny wiosennej, płaszczyzna takiej orbity obraca się o 360º/365=0.986º czyli ok. 1º na dobę.

16 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 16

17 13 stycznia 2014 Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych Orbity polarne - rozdzielczość przestrzenna i częstotliwość próbkowania zależą od dobrania parametrów orbity. Do badań środowiska najczęściej planuje się orbity heliosynchroniczne. 17 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

18 Okres obiegu ok min daje ok. 14 obiegów na dobę (dokładnie 13.9(4)). Odległość pomiędzy kolejnymi 'ścieżkami' przelotu satelity º (odpowiada odległości na równiku równej ok km) Po 14 okrążeniach daje to º co oznacza, że orbita 15 jest przesunięta o 1.43º (159.4 km na równiku) na zachód w stosunku do orbity 1. Po 18 dniach (251 okrążeniach) następuje zamknięcie cyklu tzn. pierwsza orbita 19 dnia powinna pokrywać się dokładnie z pierwszą orbitą dnia pierwszego 13 stycznia Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

19 13 stycznia 2014 Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych Orbity geostacjonarne –Zasięg widzenia satelity ograniczony do linii horyzontu (~81º szer. geogr.). –Rozdzielczość przestrzenna maleje w miarę oddalania się od punktu podsatelitarnego –Teoretycznie nieograniczone możliwości próbkowania w czasie. W praktyce, częstość próbkowania wynosi 15 (MSG) lub 30 min (Meteosat). 19 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

20 13 stycznia Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

21 13 stycznia Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

22 13 stycznia

23 13 stycznia 2014 Meteosat Elektro FY 2 GMS GOES W GOES E Meteosat Meteosat (Europe and Africa)Meteosat GOES-EAST (North and South America)GOES-EAST GOES-WEST (Eastern Pacific)GOES-WEST GMS (Japan and Australia, Western Pacific)GMS Fengyun-2 (China and the Indian Ocean)Fengyun-2 Elektro (Central Asia and the Indian Ocean)Elektro 23 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

24 13 stycznia 2014 Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych Promy kosmiczne (Space shuttle): km Stacje orbitalne (Space station): km Niskie orbity: km –Satelity o orbitach równikowych –Satelity o orbitach polarnych –Satelity o orbitach okołopolarnych (Low-orbit Earth Observation Satellites – LEO) Najczęściej umieszczane na orbitach heliosynchronicznych Wysokie orbity: ok km –Satelity geostacjonarne (często określane jako satelity do badania pogody) 24 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

25 Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 25 Rodzaj orbityWskaźnik Odległość od powierzchni Ziemi [km] Odległość od środka Ziemi [km] Ziemiaobrazek06370 Niskie (LEO) Średnie (MEO) Międzynarodowa stacja (ISS) Satelity (GPS) Geostacjonarne (GEO)

26 13 stycznia 2014 Charakterystyki orbit niektórych satelitów wykorzystywanych w badaniach oceanograficznych 26 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2

27 13 stycznia t/projectileOrbit.htmlhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/projectileOrbi t/projectileOrbit.html ellites.htmlhttp://www.colorado.edu/physics/2000/applets/sat ellites.html 27 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2


Pobierz ppt "Orbity satelitarne Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej 13 stycznia 2014 Zastosowanie technik satelitarnych..., wykład 2 1."

Podobne prezentacje


Reklamy Google