Země je to záhadná planeta, na které žijeme. Občas se zamyslíme nad tím, jak se otáčí kolem své osy a kolem Slunce. Ale co satelity, které jsou kolem Země a sledují její oběžnou dráhu? Satelity jsou umělé objekty vytvořené člověkem, které plní různé úkoly, jako je poskytování komunikace, provádění vědeckého výzkumu a pozorování počasí. Jedna z nejzajímavějších otázek, která se týká satelitů, je, jak dlouho trvá jejich úplný oblet zeměkoule?
Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte vědět, jakou oběžnou dráhu satelit používá. Oběžné dráhy mohou být různé: nízké země, střední a vysoké. Nejběžnější je nízká oběžná dráha, která se nachází ve výšce asi 1000 kilometrů nad zemským povrchem. Satelit, který je na takové oběžné dráze, obletí zemi za asi 90-120 minut. Tato doba se nazývá doba oběhu.
Doba oběhu - je to doba, po kterou satelit zcela obletí zemi a vrátí se do původní polohy vůči zemi. Během 90-120 minut satelit projde celým obvodem země a vrátí se do bodu, kde začal svůj pohyb.
Odpověď na otázku času, který satelit potřebuje k úplnému obletu Země, tedy závisí na zvolené oběžné dráze. V případě nízké oběžné dráhy je tato doba asi 90-120 minut. Je však třeba poznamenat, že satelity jsou na oběžné dráze spíše než na zemském povrchu, takže jejich pohyb není vázán na čas definovaný našimi hodinami a sekundami. Čas určují prostřednictvím zabudovaných hodin a navigačních systémů.
Jak dlouho satelit potřebuje k úplnému obletu oběžné dráhy Země
Úplný oblet Země satelitem závisí na jeho výšce a rychlosti pohybu na oběžné dráze. Satelity se obvykle pohybují po kruhových drahách umístěných v různých nadmořských výškách nad povrchem planety. Doba potřebná k úplnému obletu oběžné dráhy se nazývá doba oběhu.
Dobu oběhu satelitu lze vypočítat podle vzorce:
Oběžná doba = 2π√(r3 / GM)
- π-matematická konstanta, přibližná 3.14;
- R-poloměr oběžné dráhy (vzdálenost od středu Země k satelitu);
- G je gravitační konstanta blízká 6.67430 × 10^-11 m3/(kg·C2);
- M je hmotnost Země blízká 5.972 × 10^24 kg.
Například pro satelit ve výšce 1 000 km nad zemí bude poloměr oběžné dráhy 6 728 km (poloměr Země Plus výška oběžné dráhy). Vložením hodnot do vzorce získáme:
Doba oběhu = 2π√((6728000)3/(6.67430 × 10^-11 × 5.972 × 10^24))
Výpočet poskytne přibližně 100,67 minut, což odpovídá času přibližně jednoho obletu Země pro satelit v dané výšce.
Je důležité poznamenat, že oběžná doba satelitu může být změněna pomocí řídicích motorů, aby byla zachována požadovaná oběžná dráha a mise.
Typy satelitních drah
Existuje několik typů satelitních drah, které se liší výškou, rychlostí a sklonem oběžné dráhy vzhledem k rovníku Země. Každý typ oběžné dráhy má své vlastní vlastnosti a použití.
| Typ oběžné dráhy | Popis | Příklad |
|---|---|---|
| Nízká oběžná dráha Země (NOZ) | Dráhy ve výšce 200 až 2000 km nad zemským povrchem. Mají krátkou dobu oběhu a umožňují dosáhnout vysoké rychlosti přenosu dat. | Oběžná dráha Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) |
| Střední oběžná dráha Země (SOZ) | Dráhy ve výšce od 2000 do 35800 km. Používají se k polohování geostacionárních satelitů a satelitů navigačního systému GPS. | Oběžná dráha geostacionárních družic |
| Vysoká oběžná dráha Země (who) | Dráhy ve výšce 35 800 až 40 000 km.používají se k poskytování širokopásmového internetu a telekomunikací. | Oběžná dráha komunikačních satelitů |
| Blesková oběžná dráha | Oběžné dráhy ve výšce asi 10 000 km, které umožňují satelitům pozorovat velká území země a rychle se pohybovat nad různými oblastmi. | Oběžná dráha družic meteorologické služby |
Výběr typu oběžné dráhy závisí na cílech mise a požadovaných vlastnostech satelitu. Každý typ oběžné dráhy má své výhody a omezení a jejich volba je kompromisem mezi funkčností a náklady na vypuštění a podporu satelitu.
Nízká oběžná dráha Země
Satelity na nízké oběžné dráze mají řadu výhod. Za prvé, takové satelity obletí zemi poměrně rychle, což umožňuje rychlý přenos dat. Za druhé, jsou dostatečně nízko od zemského povrchu, což snižuje dobu zpoždění signálu nazývanou "latelence". Za třetí, satelity na nízké oběžné dráze mají obvykle vyšší rozlišovací schopnost, což umožňuje pořizovat jasnější snímky a shromažďovat podrobnější data.
Rychlost obletu Země závisí na výšce satelitu. Ve vzdálenosti 160 kilometrů od zemského povrchu satelit obletí planetu za přibližně 88 minut, což odpovídá době oběhu Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Ve výšce 2000 kilometrů bude obrat trvat asi 127 minut.
Je však třeba poznamenat, že i při velké rychlosti se satelity na nízké oběžné dráze neustále přibližují k zemské atmosféře, což nakonec vede k jejich poklesu a spalování v atmosféře. To je problém, který technici a inženýři řeší různými způsoby, jak prodloužit životnost satelitů a zajistit spolehlivý provoz.
- Nízká oběžná dráha Země obletí satelit asi za 88-127 minut, v závislosti na jeho výšce.
- Satelity na nízké oběžné dráze mají vysokou rozlišovací schopnost a umožňují rychlý přenos dat.
- Problémem satelitů na nízké oběžné dráze je potřeba bojovat proti tření atmosféry a prodloužit jejich životnost.
Střední oběžná dráha Země
Jeden oblet Země pro satelit na střední oběžné dráze trvá přibližně 90-100 minut. Tento čas zahrnuje úplný oblet planety, od jednoho pólu k druhému. Během letu satelit popisuje ovál, kterému se říká oběžná dráha, a je ve výšce asi 200-2000 km od zemského povrchu.
Na střední oběžné dráze Země je velké množství umělých satelitů, včetně komunikačních satelitů, navigace, meteorologických satelitů atd. díky těmto satelitům máme přístup k mnoha různým službám a informacím, jako je telefonní spojení, satelitní navigace a předpovědi počasí.
Satelity na střední oběžné dráze Země mají některé výhody ve srovnání se satelity na nízké nebo vysoké oběžné dráze. Na jedné straně jsou satelity na střední oběžné dráze stabilnější než satelity na nízké oběžné dráze a mohou provádět průzkum velkých oblastí Země. Na druhou stranu jsou ve větší vzdálenosti od země než satelity na nízké oběžné dráze a mohou poskytovat lepší konektivitu a větší plochu pokrytí než satelity na vysoké oběžné dráze.
Vysoká oběžná dráha Země
GSO je asi 35 786 kilometrů od zemského povrchu a je synchronní oběžnou dráhou – satelit se pohybuje po oběžné dráze takovou rychlostí, že se shoduje s úhlovou rychlostí rotace Země kolem své osy.
Tato funkce umožňuje satelitu zůstat nehybný vzhledem k určitému bodu na Zemi a umožňuje jeho použití jako platformy pro telekomunikační, meteorologické a další účely.
Charakteristickým rysem vysoké oběžné dráhy Země je, že zařízení satelitu má dlouhou dobu detekce stejné části zemského povrchu. V důsledku toho mohou satelity na geostacionární oběžné dráze poskytovat nepřetržitou komunikaci se zařízeními na zemi, včetně telefonů, internetu, televize a rozhlasového vysílání.
Stojí za zmínku, že vzhledem k velké výšce oběžné dráhy Země se doba potřebná k úplnému obletu výrazně liší od času požadovaného pro oblet nižších oběžných drah.
Satelity na geostacionární oběžné dráze tak zaujímají zvláštní místo v oblasti komunikace a hrají důležitou roli při zajišťování komunikace mezi různými částmi planety.