Расстояние до спутника от земли: Расстояние до спутника

Содержание

Какое расстояние между Землей и искусственными спутниками?

На таком расстоянии спутник над экватором будет неподвижен по отношению к Земле. Геостационарные орбиты в 36.000 XNUMX км от экватора наиболее известны многочисленными спутниками, используемыми для различных видов телекоммуникаций, включая телевидение.

Таким образом, с течением времени они остаются в одном и том же положении относительно Земли. Его высота составляет около 35 860 км, расстояние от центра планеты — около 42 230 км, а скорость — около 11 000 км/ч. Его полная орбита составляет примерно 265 300 км.

Вокруг Земли вращается более 6.000 спутников, но большинство из них уже являются «космическим мусором».

Траектория, выбранная Землей во время перевода, описывает эллиптическую орбиту с эксцентриситетом 0,0167 и большой полуосью с 149,6 миллионами километров.

Спутники на орбите движутся со скоростью примерно 27.000 XNUMX км/ч, то есть они пролетают над вашим городом за считанные минуты, но этого времени достаточно, чтобы обнаружить их, если вы знаете, где искать. Это всегда было проблемой…

По высоте орбиты спутников можно разделить на низкие, средние и высокие. Низкоорбитальные спутники расположены на высоте от 180 до 2.000 км. Это спутники, обладающие наибольшей скоростью и способные совершить несколько оборотов вокруг Земли за один день.

Спутник вращается вокруг Земли, когда его скорость уравновешивается притяжением Земли, и без этого баланса спутник либо полетит прямо в космос, либо упадет обратно на Землю. Спутники вращаются вокруг Земли на разной высоте, с разной скоростью и по разным траекториям.

Для спутников на низкой околоземной орбите спутник должен быть размещен на орбите, которая с сопротивлением, вызванным атмосферой, заставляет спутник падать на Землю в течение 25 лет. Обычно при входе в атмосферу спутник взрывается, и риск попадания осколка в человека составляет менее одного из 10 000.

Скорость вращения Луны вокруг Земли удерживает ее в бесконечном нисходящем движении вокруг планеты, поэтому звезда никогда не касается земной почвы. Движение Луны не находит сопротивления в космосе, так как оно происходит в вакууме, скорость сохраняется и наш спутник всегда будет оставаться на орбите.

Большинство используют геостационарную (экваториальную) орбиту, то есть следуют за вращением Земли на высоте 36.000 24 км, всегда указывая на одно и то же место. Созвездие из 20.000 спутников вокруг Земли на высоте около XNUMX XNUMX км образует GPS, что означает глобальную систему позиционирования.

У Земли есть естественный спутник Луна. У Марса их два: Фобос и Деймос. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, называемые газовыми гигантами, имеют более XNUMX подтвержденных спутников.

Для истинной космической орбиты космический корабль сначала выводится на низкую околоземную орбиту, а затем разгоняется до космической скорости на этой высоте, которая немного ниже, около 10,9 км/с. Однако необходимое ускорение обычно намного меньше, потому что на этой орбите космический корабль уже имеет скорость 8 км/с.

Согласно законам движения планет Иоганна Кеплера, орбиты приблизительно эллиптические, хотя планеты, близкие к Солнцу, вокруг которого они вращаются, имеют почти круговые орбиты. Позже Исаак Ньютон продемонстрировал, что некоторые орбиты, например орбиты некоторых комет, являются гиперболическими, а другие — параболическими.

Если вы думаете о скорости вращения Земли, нашей планете требуется ровно 23 часа, 56 минут и 4,09053 секунды, чтобы совершить 40.075 460-километровый виток вокруг себя. Это около 1.656 метров в секунду на экваторе или XNUMX км/ч.

Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость. Вес тела. Невесомость. — Объяснение нового материала

Комментарии преподавателя

Если шарик толкнуть, а затем предоставить самому себе, то он опишет некоторую дугу и остановится. Причиной остановки шарика является действие на него силы трения и силы сопротивления воздуха, препятствующих движению и уменьшающих его скорость.

Если уменьшить действие тормозящих сил, то шарик может описать вокруг точки О одну или несколько окружностей, прежде чем остановится (при этом крепление шнура в точке О должно быть таким, чтобы оно не препятствовало движению шарика).

Если бы нам удалось устранить все силы сопротивления движению, то шарик бесконечно двигался бы вокруг точки О по замкнутой кривой, например по окружности. При этом направление скорости шарика непрерывно менялось бы под действием силы, направленной к центру окружности.

Примером подобного движения служит обращение планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет.

Рассмотрим более детально вопрос о запуске и движении искусственных спутников Земли (сокращенно ИСЗ).

Чтобы понять, при каких условиях тело может стать искусственным спутником Земли, рассмотрим рисунок. Он представляет собой копию рисунка, сделанного Ньютоном.

Рис. Копия рисунка Ньютона

На этом рисунке изображён земной шар, а на нём показана высокая гора, с вершины которой бросают камни, придавая им различные по модулю горизонтально направленные скорости.

В подписи к рисунку говорится: «Брошенный камень отклонится под действием силы тяжести от прямолинейного пути и, описав кривую траекторию, упадёт, наконец, на Землю. Если его бросить с большой скоростью, то он упадёт дальше». Продолжая эти рассуждения, Ньютон приходит к выводу, что при отсутствии сопротивления воздуха и при достаточно большой скорости тело вообще может не упасть на Землю, а будет описывать круговые траектории, оставаясь на одной и той же высоте над Землёй. Такое тело становится искусственным спутником Земли.

Земля, окружённая ИСЗ и так называемым космическим мусором

Движение спутника является примером свободного падения, так как происходит только под действием силы тяжести. Но спутник не падает на Землю благодаря тому, что обладает достаточно большой скоростью, направленной по касательной к окружности, по которой он движется. Так, естественный спутник Земли Луна (рис.) обращается вокруг планеты около четырёх миллиардов лет.

Рис. Обращение Луны вокруг Земли является примером свободного падения

Значит, для того чтобы некоторое тело стало искусственным спутником Земли, его нужно вывести за пределы земной атмосферы и придать ему определённую скорость, направленную по касательной к окружности, по которой он будет двигаться.

Наименьшая высота над поверхностью Земли, на которой сопротивление воздуха практически отсутствует, составляет примерно 300 км. Поэтому обычно спутники запускают на высоте 300—400 км от земной поверхности.

Выведем формулу для расчёта скорости, которую надо сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником Земли, двигаясь вокруг неё по окружности.

Движение спутника происходит под действием одной только силы тяжести. Эта сила сообщает ему ускорение свободного падения g, которое в данном случае выполняет роль центростремительного ускорения.

Вы уже знаете, что центростремительное ускорение определяется по формуле:

Значит, для спутника

По этой формуле определяется скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно обращалось по окружности вокруг Земли на расстоянии г от её центра.

Движение ИСЗ по круговой орбите

Эта скорость называется первой космической скоростью (круговой).

Если высота h спутника над поверхностью Земли мала по сравнению с земным радиусом, то ею можно пренебречь и считать, что г ≈ R3.

Обозначим ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли g0.

Тогда формула для расчёта первой космической скорости спутника, движущегося вблизи поверхности Земли, будет выглядеть так:

Рассчитаем эту скорость, принимая радиус Земли равным 6400 км (или 6,4 • 106 м), a g0 = 9,8 м/с2.

Если же высотой h спутника над Землёй пренебречь нельзя, то расстояние г от центра Земли до спутника и ускорение свободного падения g на высоте h определяются по следующим формулам:

В этом случае формула для расчёта первой космической скорости примет вид:

или

По этой формуле можно рассчитать первую космическую скорость спутника любой планеты, если вместо массы и радиуса Земли подставить соответственно массу и радиус данной планеты.

Из формулы следует, что чем больше высота h, на которой запускается спутник, тем меньшую скорость v ему нужно сообщить для его движения по круговой орбите (так как h стоит в знаменателе дроби). Например, на высоте 300 км над поверхностью Земли первая космическая скорость приблизительно равна 7,8 км/с, а на высоте 500 км — 7,6 км/с.

Первый искусственный спутник Земли

Если скорость тела, запускаемого на высоте h над Землёй, превышает соответствующую этой высоте первую космическую, то его орбита представляет собой эллипс. Чем больше скорость, тем более вытянутой будет эллиптическая орбита. При скорости, равной 11,2 км/с, которая называется второй космической скоростью, тело преодолевает притяжение к Земле и уходит в космическое пространство.

Для запуска спутников применяют ракеты. Двигатели ракеты должны совершить работу против сил тяжести и сил сопротивления воздуха, а также сообщить спутнику соответствующую скорость.

4 октября 1957 г. в Советском Союзе был запущен первый в истории человечества искусственный спутник Земли. Спутник в виде шара диаметром 58 см и массой 83,6 кг и ракета-носитель долгое время двигались над Землёй на высоте в несколько сотен километров.

Космический корабль «Восток»

12 апреля 1961 г. первый в мире лётчик-космонавт, наш соотечественник Юрий Алексеевич Гагарин совершил полёт в космос на космическом корабле «Восток».

В настоящее время сотни спутников запускаются каждый год в научно-исследовательских и практических целях: для осуществления теле- и радиосвязи, исследования атмосферы, прогнозирования погоды и т. д.

Вес тела

Весом тела называется сила, с которой данное тело давит на опору или растягивает подвес вследствие притяжения данного тела к Земле.

Установим основные характеристики этой силы – причину ее возникновения, модуль и направление. Рассмотрим тело, подвешенное на пружине (Рис. 1.). Под действием силы тяжести тело стремится двигаться вниз, увлекая за собой нижний конец пружины. В свою очередь, пружина деформируется, что вызывает появление в ней силы упругости.

Рис. 1. Тело, подвешенное на пружине

Под действием силы упругости, которая приложена к верхнему краю тела, это тело, в свою очередь, также деформируется, возникает другая сила упругости, обусловленная деформацией тела. Эта сила приложена к нижнему краю пружины. Кроме того, она равна по модулю силе упругости пружины и направлена вниз. Именно эту силу упругости тела мы и будем называть его весом, то есть вес тела приложен к пружине и направлен вниз.

После того как колебания тела на пружине затухнут, система придет в состояние равновесия, в котором сумма сил, действующих на тело, будет равна нулю. Это значит, что сила тяжести рана по модулю и противоположна по направлению силе упругости пружины (Рис. 2). Последняя равна по модулю и противоположна по направлению весу тела, как мы уже выяснили. Значит, сила тяжести по модулю равна весу тела. Данное соотношение не универсально, но в нашем примере – справедливо.

Рис. 2. Вес и сила тяжести

Приведенная формула не означает, что сила тяжести и вес – одно и то же. Эти две силы разные по своей природе. Вес – это сила упругости, приложенная к подвесу со стороны тела, а сила тяжести – это сила, приложенная к телу со стороны Земли.

Рис. 3. Вес и сила тяжести тела на подвесе и на опоре

Невесомость

Выясним некоторые особенности веса. Вес – это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, из этого следует, что если тело не подвешено или не закреплено на опоре, то его вес равен нулю. Данный вывод кажется противоречивым нашему повседневному опыту. Однако он имеет вполне справедливые физические примеры.

Если пружину с подвешенным к ней телом отпустить и позволить ей свободно падать, то указатель динамометра будет показывать нулевое значение (Рис. 4). Причина этого проста: груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением (g) и одинаковой нулевой начальной скоростью (V0). Нижний конец пружины движется синхронно с грузом, при этом пружина не деформируется и силы упругости в пружине не возникает. Следовательно, не возникает и встречной силы упругости, которая является весом тела, то есть тело не обладает весом, или является невесомым.

Рис. 4. Свободное падение пружины с подвешенным к ней телом

Состояние невесомости возникает благодаря тому, что в земных условиях сила тяжести сообщает всем телам одинаковое ускорение, так называемое ускорение свободного падения. Для нашего примера мы можем сказать, что груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением. Если на тело действует только сила тяжести или только сила всемирного тяготения, то это тело находится в состоянии невесомости. Важно понимать, что в этом случае исчезает только вес тела, но не сила тяжести, действующая на это тело.

Состояние невесомости – не экзотика, довольно часто многие из вас его испытывали – любой человек, подпрыгивающий или спрыгивающий с какой либо высоты, до момента приземления находится в состоянии невесомости.

Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя. В чем причина такого уменьшения? Дадим математическое объяснение, опираясь на второй закон Ньютона.

Рис. 5. Математическое объяснение веса тела

На тело действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила упругости пружины, направленная вверх. Эти две силы сообщают телу ускорение. и уравнение движения будет иметь вид:

m = + m

Выберем ось y (Рис. 5), поскольку все силы направлены вертикально, нам достаточно одной оси. В результате проецирования и переноса слагаемых получим – модуль силы упругости будет равен:

ma = mg — Fупр

Fупр = mg — ma,

где в левой и правой части уравнения стоят проекции сил, указанных во втором законе Ньютона, на ось y. Согласно определению, вес тела по модулю равен силе упругости пружины, и, подставив ее значение, получим :

P = Fупр = mg — ma = m( g — а)

Вес тела равен произведению массы тела на разность ускорений. Из полученной формулы видно, что если модуль ускорения тела меньше модуля ускорения свободного падения, то вес тела меньше силы тяжести, то есть вес тела, движущегося ускоренно, меньше веса покоящегося тела.

Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется ускоренно вверх (Рис. 6).

Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.

Рис. 6. Тело с грузиком движется ускоренно вверх

Тело движется вверх, и его ускорение направлено туда же, следовательно, нам необходимо поменять знак проекции ускорения на ось у.

Из формулы видно, что теперь вес тела больше силы тяжести, то есть больше веса покоящегося тела.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.

Это справедливо не только для тела, подвешенного на пружине, но и для тела, укрепленного на опоре.

Рассмотрим пример, в котором проявляется изменение тела при его ускоренном движении (Рис. 7).

Автомобиль движется по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности. Из кинематики мы знаем, что автомобиль движется с центростремительным ускорением, величина которого равна квадрату скорости, деленной на радиус кривизны моста. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона это ускорение сообщается автомобилю равнодействующей силой тяжести и силой реакции опоры.

m = + m

Выберем координатную ось у, направленную вертикально вверх, и запишем это уравнение в проекции на выбранную ось, подставим значения и проведем преобразования:

Рис. 7. Наивысшая точка нахождения автомобиля

Вес автомобиля, по третьему закону Ньютона, равен по модулю силе реакции опоры (), при этом мы видим, что вес автомобиля по модулю меньше силы тяжести, то есть меньше веса неподвижного автомобиля.

Пример задачи

Ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением а=20 м/с2. Каков вес летчика-космонавта, находящегося в кабине ракеты, если его масса m=80 кг?

Совершенно очевидно, что ускорение ракеты направлено вверх и для решения мы должны использовать формулу веса тела для случая с перегрузом (Рис. 8).

Рис. 8. Иллюстрация к задаче

Необходимо отметить, что если неподвижное относительно Земли тело имеет вес 2400 Н, то его масса составляет 240 кг, то есть космонавт ощущает себя в три раза массивнее, чем есть на самом деле.

Использованные источники:

https://www.youtube.com/watch?v=xQOns-yfmJI

https://www.youtube.com/watch?v=vWs4MIZTEwM

https://www.youtube.com/watch?v=hEXCvquS82c

NWS JetStream — метеоспутники

Существует два основных типа метеоспутников в зависимости от их орбит.

Спутники на полярной орбите

Первое телевизионное изображение из космоса. Спутник ТИРОС-1, 1 апреля 1960 г.

Первый в мире метеорологический спутник был запущен с мыса Канаверал 1 апреля 1960 г. Назван ТИРОС в честь со спутника, он продемонстрировал преимущество картографирования земного облачного покрова со спутниковых высот.

TIROS показал, что облака сгруппированы и сгруппированы неожиданным образом. Наблюдения с поверхности не подготовили метеорологов к интерпретации узоров облаков, которые можно было бы показать с орбитального спутника.

Первое телевизионное изображение из космоса. Спутник TIROS-1, 1 апреля 1960 года.

TIROS был полярно-орбитальным спутником, то есть спутник вращался в широтном движении, которое проходило над северным и южным полюсами. Сегодня спутник на полярной орбите облетает Землю 14,1 раза в сутки.

Поскольку количество оборотов в день не является целым числом, орбитальные траектории не повторяются ежедневно. В настоящее время на орбите проходят утренние и дневные проходы спутников, которые обеспечивают глобальное покрытие четыре раза в сутки.

Преимущества спутников на полярной орбите:…

Ближе к земле с орбитой около 520 миль (833 км) над поверхностью.
Более близкая орбита позволила получить гораздо более подробные изображения.
Отличный вид на полярные регионы.

Недостаток в том, что спутник…

Невозможно увидеть всю земную поверхность одновременно.
Траектория каждой орбиты меняется из-за вращения Земли, поэтому никакие два изображения не могут быть получены из одного и того же места.
Ограничено примерно шестью или семью изображениями в день, так как большую часть времени спутник находится ниже земного горизонта и вне зоны действия подслушивающего оборудования.

Перейдите на страницу Авиационного метеорологического подразделения Аляски, чтобы получить изображения с полярно-орбитальных спутников и тропических регионов, предоставленные Спутниковой и информационной службой NOAA (NESDIS).

Геостационарные спутники

Изображение НАСА с ATS-I, 11 декабря 1966 г., первого геостационарного спутника. Северная Америка находится в правом верхнем углу (наиболее заметна Нижняя Калифорния), а Южная Америка расположена в крайнем правом нижнем углу.

Первый геостационарный спутник был запущен в 1966 году. В отличие от спутника на полярной орбите, геостационарные спутники вращаются на гораздо большей высоте — 22 236 миль (35 786 км ). Расположенный над экватором спутник совершает один оборот вокруг Земли за 24 часа.

В результате спутник кажется неподвижным относительно Земли. Это позволяет им постоянно зависать над одним положением на поверхности.

Изображение НАСА с первого геостационарного спутника ATS-I, 11 декабря 1966 года. Северная Америка находится в правом верхнем углу (наиболее заметна Нижняя Калифорния), а Южная Америка — в крайнем правом нижнем углу.

Ранние геостационарные спутники были «стабилизированы вращением», что означает, что они сохраняли стабильность за счет вращения и, следовательно, наблюдения за Землей только около 10% времени. Нынешние спутники теперь стабилизированы таким образом, что они всегда видят землю.

Поскольку они находятся над фиксированной точкой на поверхности, они обеспечивают постоянное наблюдение за атмосферными «триггерами» суровых погодных условий, таких как торнадо, внезапные наводнения, ливни с градом и ураганы.

Геостационарные спутники — это спутники насущные для метеорологов. Их преимущества заключаются в. ..

Они всегда расположены в одном и том же месте неба относительно земли.
Они постоянно видят всю землю.
Они могут записывать изображения со скоростью один раз в минуту.
Поскольку их вид всегда с одной и той же точки зрения, можно рассчитать движение облаков над земной поверхностью.
Они также принимают передачи от свободно плавающих аэростатов, буев и удаленных станций автоматического сбора данных по всему миру.

К недостаткам геостационарных спутников относятся…

Их расположение на высоте 22 300 миль (35 000 км) над Землей обеспечивает менее подробные изображения.
Виды полярных регионов ограничены из-за кривизны Земли.

Подвижные геостационарные спутники

Несмотря на то, что спутники GOES являются стационарными относительно их положения над землей, это положение может меняться и действительно перемещается. По мере того, как новые спутники выводятся на орбиту, старые версии перемещаются в места хранения, где их можно снова вызвать в случае необходимости.

Таким образом, эти спутники имеют ракетные двигатели для движения, но не так, как вы обычно думаете.

Расстояние от Земли, на котором орбита спутников GOES соответствует вращению Земли (около 22 300 миль/35 000 километров). Если бы это расстояние было меньше, спутник вращался бы быстрее, чем вращается Земля. Орбита на большем расстоянии будет медленнее, чем вращение Земли.

Если бы спутник вращался быстрее, то относительно Земли точка, над которой он появляется, сместилась бы на восток на . Более медленный спутник будет казаться Земле движущимся запад . Спутник серии

GOES-R.

В этом заключается способ перемещения этих «стационарных» спутников. Ракетные двигатели перемещают их не быстрее или медленнее, чтобы изменить положение, а ближе или дальше от земли. Когда они находятся в желаемом новом положении, ракеты снова запускаются, чтобы вернуть их на расстояние, где они снова становятся «неподвижными».

Серия GOES-R

В ноябре 2016 года был запущен новейший геостационарный спутник GOES-R. После года прохождения испытаний он получил обозначение ГОЭС-16 и был введен в эксплуатацию в районе 70º западной долготы. Этот спутник, также известный как GOES-East, представляет собой значительное улучшение по сравнению с предыдущими устаревшими спутниками GOES.

Очередной спутник серии GOES-R был запущен 1 марта 2018 года. После испытаний он получил обозначение GOES-17 (GOES West) и в настоящее время работает над 137ºз.д.

И GOES-16, и GOES-17 будут охватывать Погодное полушарие от западного побережья Африки до Новой Зеландии на западе. В конечном итоге будут запущены два дополнительных спутника серии GOES-R, которые помогут предоставлять специализированные услуги до 2036 года. Спутник серии

GOES-R.

спутниковых наблюдений за Землей/атмосферой/океаном/биосферой

Спутниковые наблюдения за Землей/атмосферой/океаном/биосферой

(Нажмите здесь, если вы хотите, чтобы единица была объединена с изображениями. )

Спутники играют все более важную роль в дистанционных наблюдениях и измерениях.
глобальных параметров окружающей среды. Начиная с запуска TIROS 1 1 апреля 1960 г., эти спутники
измерения давали все более подробную информацию через постоянно расширяющуюся сеть
более совершенные датчики. Прилагаемая фотография представляет собой первое полное изображение погоды в мире со спутника TIROS IX 13 февраля 19 года.65.
В этом разделе мы получим обзор экологических спутников, развернутых в США и других странах.
Мы начнем с рассмотрения физических концепций, управляющих движением спутников, и ограничений на размещение спутников на орбите. Будут рассмотрены спутниковые датчики и физические свойства атмосферы, океана, биосферы и криосферы (массы льда). Большая часть основной информации в этом блоке взята из NOAA (1985).
Движение спутников регулируется балансом между силой гравитации и центробежной силой.
к орбитальной скорости спутника. На прилагаемом рисунке показаны факторы в каждом из
эти силы. На следующем рисунке показано условие для орбиты постоянного радиуса и
вывод уравнения, определяющего орбитальный период.

Геостационарные оперативные экологические спутники (GOES)

Для частного случая, когда период вращения точно совпадает с периодом вращения Земли
(24 часа) а если спутник вывести на орбиту над экватором, то он появится (при просмотре
от земли) быть неподвижным над определенной точкой на земле. Это уникальное состояние требует
что высота спутника над землей должна быть (см. сопроводительный рисунок)

h = [(G*M _E )/(T/2pi) ² ] ^1/3 — R _E

Положение такого спутника составляет около 36 000 км (22 300 миль) над фиксированной точкой на земной поверхности.
поверхности, известной как подспутниковая точка. Эти спутники имеют то преимущество, что отслеживание
устройствам не требуется принимать их сигналы, поэтому стационарные тарелки, похожие на типичные телевизионные тарелки,
подходит для передачи и приема сигналов с этих спутников. Их большое расстояние от земли обеспечивает выгодную перспективу для геостационарных спутников, чтобы одновременно видеть всю поверхность земли, что особенно полезно для моментальных снимков крупномасштабных облачных структур.
Спутники GOES размещаются на стационарных околоземных орбитах в местах, предназначенных для обеспечения максимального охвата
конкретное приложение. Например, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США имеет 2
Спутники GOES, один над экватором на 75 o з. д., а другой на 135 o з. д. Эти два спутника обеспечивают покрытие +/- 50 o по широте и долготе от подспутниковой точки, что обеспечивает непрерывное покрытие континентальной части США и прилегающих океанов. . В периоды, когда один спутник выходит из строя, другой может быть перемещен на 100 o з.д., что обеспечивает надлежащее покрытие континентальной части США, но не дает данных из северо-восточной части Тихого океана, откуда штормы часто проникают в США.
Данные, полученные со спутников GOES, могут быть нескольких типов. Данные изображения (картинки) в
как видимый (отраженный солнечный свет), так и инфракрасный (излучаемый землей, атмосферой, водяным паром и
облака) регистрируются с помощью радиометра со спиновым сканированием в видимом и инфракрасном диапазоне (VISSR). Атмосфера VISSR
Sounder (VAS) измеряет вертикальную структуру температуры и водяного пара в атмосфере для
инициализация моделей прогноза погоды. GOES также имеет монитор космической среды (SEM) для мониторинга
магнитные поля Земли, солнечные бури и солнечные пятна.
Некоторые связанные с погодой продукты, полученные из данных GOES, включают:

оценки осадков
ветер, вызванный движением облаков
температура поверхности моря
вертикальный профиль влажности
снежный покров
высота верхней границы облаков

Полярно-орбитальные спутники

Недостатком геостационарных спутников является их большое удаление от земной поверхности.
ставит под угрозу их способность захватывать детализированное разрешение поверхности планеты. Спутники вставлены
низкая околоземная орбита, как правило, на высоте 850 км (531 миля) над поверхностью, может разрешать топографические и другие особенности окружающей среды размером до 1 км и, возможно, даже намного меньше. Однако эта непосредственная близость к поверхности земли ограничивает их поле зрения шириной около 2500 км (1560 миль), когда спутник вращается вокруг планеты. Максимальное покрытие площади достигается, если спутник вращается от полюса к полюсу. Используя последнее уравнение для расчета высоты, при высоте спутника над землей 850 км мы получаем период обращения около 100 минут. Спутник, вращающийся от полюса к полюсу, пересекает экватор с юга на север каждые 100 минут, и между этими пересечениями экватора планета совершит оборот на 28,8 9 .0118 или . Это позволяет спутнику просматривать новую полосу, примыкающую к западу от полосы предыдущего прохода. Управляя высотой спутника, как видно из уравнения для периода спутника, можно настроить период обращения, чтобы получить желаемую степень перекрытия между соседними развертками по экватору.
Спутники на полярной орбите находятся достаточно близко к поверхности земли, чтобы получать данные с высоким разрешением. Полярно-орбитальные спутники, такие как GOES, имеют блоки вертикального зондирования для мониторинга.
температура и влажность. Второй тип приборов на полярно-орбитальных спутниках — это радиометры.
который измеряет энергию на отдельных длинах волн как видимого, так и инфракрасного излучения. Продвинутый Очень
Радиометр высокого разрешения (AVHRR) воспринимает данные по 5 различным каналам на расстоянии 1 км и
разрешение 4 км. Примеры данных из AVHRR приведены на прилагаемом рисунке.
Полярно-орбитальные спутники также предоставляют данные изображений для различных потребностей в оценке состояния окружающей среды и
космические мониторы окружающей среды, подобные мониторам на спутниках GOES.
Сбор данных о погоде для использования в инициализации прогнозов погоды требует, по крайней мере, ежедневного и, надеюсь,
два раза в сутки и более частые наблюдения. Поместив два спутника-компаньона в синхронную низкополярную
орбит, мы можем получать данные по всей поверхности земли ежедневно (или чаще).
Сопутствующая пара полярно-орбитальных спутников может быть синхронизирована (так называемая солнечно-синхронная), так что один
проходит над определенным местом утром, а другой проходит над головой в этом месте в
рано вечером. Обратите внимание, что сходящиеся треки соседних орбит дают несколько
измерения в полярных районах. Каждый спутник ежедневно снимает около 600 вертикальных профилей измерений.
Каждый профиль измерений включает температуру на 15 уровнях, осаждаемую воду на 3 уровнях, суммарную
столб озона, облачный покров и высота тропопаузы. Пример данных, полученных из
эхолот приведен на прилагаемом рисунке. Проведя такие измерения над каждым из
точки в трехмерном объеме атмосферы, полярно-орбитальные спутники обеспечивают
данные для использования в компьютерных моделях, используемых для прогнозов погоды. Краткое изложение основных продуктов полярных
орбитальные спутники приведены на прилагаемом рисунке, а производные спутниковые продукты — на
следующий рисунок.

Специальный полярно-орбитальный спутник НАСА, который больше не работает, но данные с которого все еще используются,
спутник Landsat с мультиспектральным сканирующим датчиком. Это очень
низкая орбита 706 км (438 миль) позволила получить изображения Земли с очень высоким разрешением, как показано на рисунке.
для Детройта. Другой инструмент, тематический картограф, работал как в
видимое и инфракрасное, чтобы получить подробные изображения поверхности земли.

Международное развертывание спутников

В настоящее время в нескольких странах действуют спутники (Conway et al., 1997). Россия эксплуатирует ряд
полярно-орбитальные спутники, известные как Сич/ОКЕАН (с Украиной), серии МЕТЕОР, Ресорс и МИР-Природа. Россия также эксплуатирует геостационарный спутник, известный как ГОМС, который передает инфракрасные изображения.
и стандартные карты погоды. Китай управляет полярным орбитальным аппаратом Feng Yun, который передает изображения (изображения)
от видимых и инфракрасных датчиков.
Япония эксплуатирует геостационарный метеорологический спутник (GMS) с видимым и инфракрасным излучением.
изображения над западной частью Тихого океана, Восточной Азией и Австралией. В Японии также есть морское наблюдение.
Satellite (MOS) и совместно с США дистанционно измеряет количество осадков с помощью Tropical Rainfall Measuring.
Миссия (ТРММ). Правительство Индии управляет геостационарным спутником, обеспечивающим распространение карт погоды. Серия геостационарных спутников METEOSAT, эксплуатируемая Европейским космическим агентством, обеспечивает распространение изображений и карт погоды над Европой и Африкой. У европейцев тоже есть серия ERS и Envisat. Канада использует Радарсат, радар с синтезированной апертурой (SAR), который представляет собой мощный микроволновый прибор, который передает и принимает сигналы, чтобы «видеть» сквозь облака, дымку, дым и темноту, и получать высококачественные изображения Земли в любую погоду в любое время. время.

Миссия на планету Земля (MTPE)

Миссия НАСА на планету Земля включает в себя множество спутников и спутниковых датчиков. Спутники
в настоящее время в рамках этой программы работают:

Спутник радиационного баланса Земли (ERBS)
Этот спутник в основном используется для измерения видимого излучения, отраженного землей, и инфракрасной энергии, излучаемой землей, включая океаны, атмосферу и облака. Основные эксперименты с ERBS включают эксперимент по радиационному балансу Земли (ERBE) и эксперимент по стратосферным аэрозолям и газам (SAGE).
Спутник для исследования верхних слоев атмосферы (UARS)
UARS проведет первое систематическое всестороннее исследование стратосферы и предоставит важные новые данные о мезосфере и термосфере. Датчики химии и динамики UARS будут измерять температуру, давление, скорость ветра и концентрации газовых примесей на высотах от 15 до более 100 км. На домашней странице системы данных UARS представлен обзор датчиков, а дополнительную информацию можно получить на
- Эксперимент по покрытию галогенами (HALOE)
- МЛС
- Эталонный спектрометр с криогенной матрицей конечностей (CLAES)
- Усовершенствованный зонд стратосферы и мезосферы (ISAMS)
- Доплеровский сканер высокого разрешения (HRDI)
- ВЕТЕР II
- СОЛНЦЕСТОЯНИЕ
- Монитор солнечного ультрафиолетового спектрального излучения (SUSIM)
- Монитор среды частиц (PEM)
- АКРИМ
ТОПЕКС/Посейдон
Данные с этого спутника просматривались в аппарате Эль-Ниньо, поскольку спутник TOPEX/Poseidon является ключевой платформой для измерений океана, таких как циркуляция океана (течения и приливы), высота волн и аномалии высоты поверхности моря, а также атмосферные скорость ветра и содержание водяного пара над акваториями океана.