Чому супутникові орбіти виглядають як синусоїда на мапі світу, що відкриває очі 2020
Вступ до тригонометрії та походження/історія (листопад 2020).
Якби ви коли-небудь бачили кадри зі штучного супутника, ви б бачили:
Жовті лінії показують шлях Міжнародної космічної станції
З малюнка вище видно, що супутник має хвилеподібну орбіту, але хіба це не виглядає незвично для супутника, який обходить землю? Це, здається, не дуже ефективно! Питання в тому, чи всі створені людиною супутники, включаючи МКС, дійсно мають такі хвилясті орбіти, коли вони обертаються навколо Землі?
Чому шлях МКС здається хвилею на карті світу?
Хоча всі штучні супутники рухаються (майже) круговим шляхом навколо планети, ми розглянемо МКС лише в цій статті.
Орбіта МКС навколо Землі
Міжнародна космічна станція
Як і будь-який інший техногенний супутник, МКС обертається навколо Землі заздалегідь визначеним шляхом, який називається орбітою. Орбіта МКС знаходиться на висоті над землею, де вона все ще відчуває сильну гравітаційну тягу від землі. Всупереч поширеній думці, це не "невагомість"
не в довгостроковій перспективі. Насправді МКС відчуває цілих 90% сили тяжіння, яку ми відчуваємо тут, на Землі. Він постійно падає на землю, але завдяки своїй величезній орбітальній швидкості (270 000 км/год) і земній нескінченності він ніколи не потрапляє на поверхню.
Примітно в орбіті МКС те, що вона не збігається з екватором Землі. Всякий раз, коли ми говоримо про супутник, який обертається навколо Землі, ми схильні порівнювати його орбіту з екватором, але насправді орбіта МКС виглядає приблизно так:
З малюнка вище видно, що МКС робить круговий шлях навколо планети. Однак, коли той самий шлях відображається на карті світу, він зазнає кардинальних змін, щоб виглядати так:
Чому різкі зміни?
Проекція Меркатора
Для цього є вагома причина. Розумієте, наша планета - це тривимірний об’єкт, тоді як карти завжди двовимірні. Для того, щоб ми могли бачити і візуалізувати кордони країн і великі наземні маси на землі, нам потрібен спосіб спроектувати всі ці тривимірні речі на двовимірний аркуш паперу. Це саме те, що робить карта Меркатора.
Проекція світу Меркатора.
На ньому чудово зображені фізичні особливості та суші світу на прямокутному аркуші паперу, причому широти та довготи є прямими лініями, які перетинаються перпендикулярно, а форми країн чітко визначені. Окрім певних проблем, пов'язаних із відносним розміром країн, прогноз Меркатора також спотворює шлях МКС на карті світу.
Проектування орбіти МКС виглядає як хвиля на 2-D карті
Нижче наведена анімація, яка допоможе вам візуалізувати і зрозуміти це з більшою ясністю:
Якби ви побудували орбіту МКС такою, якою вона є насправді (тобто круговою) на 2D-карті, екватор виглядав би як синусоїда.
Коротше кажучи, шлях МКС (та інших штучних супутників) виглядає як хвиля, оскільки він проектується на 2-D екрані, а не тому, що штучні супутники йдуть хвилястим шляхом навколо Землі.