Характеристика орбіти супутника та його смуга
У попередньому розділі ми побачили, що датчики можна розміщувати на різних платформах. Хоча використовуються наземні або бортові платформи, супутники забезпечують основну частину даних, зібраних за допомогою дистанційного зондування сьогодні. Певні характеристики, характерні для супутників, роблять їх особливо корисними інструментами для отримання інформації на поверхні Землі.
Називається траєкторія руху супутника навколо Землі орбіта. Орбіта супутника вибирається відповідно до потужності датчиків, які він несе, та цілей його місії. Вибір орбіти визначається висотою (висотою супутника над поверхнею Землі), орієнтацією та обертанням супутника відносно Землі. Деякі супутники мають дуже велику висоту і завжди дивляться на одну і ту ж область поверхні Землі, вони мають орбіту геостаціонарний. Ці геостаціонарні супутники мають висоту приблизно 36 000 кілометрів і рухаються зі швидкістю, що відповідає швидкості Землі, створюючи таким чином враження, що вони нерухомі. Ця орбітальна конфігурація дозволяє супутнику постійно спостерігати та збирати інформацію про певний регіон. На таких орбітах розташовані супутники для зв’язку та спостереження за метеорологічними умовами. Велика висота деяких погодних супутників дозволяє їм спостерігати хмари та умови, які охоплюють цілу півкулю Землі.
Сьогодні більшість супутникових платформ розміщені на квазіполярній орбіті. Тому вони рухаються на північ з одного боку Землі, а на південь - в другу половину своєї орбіти. Ці два типи супутникових проходів називаються відповідно висхідна та низхідна орбіти. Якщо орбіта також синхронізована із сонцем, висхідна орбіта супутника знаходиться на затіненій стороні Землі, тоді як низхідна - на стороні, освітленій Сонцем. Отже, датчики, що реєструють відбиту Землею сонячну енергію, збирають інформацію лише під час своєї низхідної орбіти, коли Сонце освітлює Землю. Активні датчики, які мають власне джерело освітлення, або пасивні датчики, що реєструють енергію, що випромінюється планетою (теплова інфрачервона енергія, наприклад), можуть збирати дані як під час висхідної, так і низхідної орбіт своїх супутників.
Коли супутник знаходиться на орбіті навколо Землі, датчик «спостерігає» певну частину поверхні. Ця поверхня називається вкритий коридором або оббитий. Датчики на космічній платформі мають смугу, ширина якої, як правило, коливається від десяти до ста кілометрів. Для супутників з квазіполярною орбітою супутник рухається по траєкторії північ-південь. Однак, якщо дивитись із Землі, шлях супутника має західну складову через обертання Землі. Цей очевидний рух супутника дозволяє ділянці датчика спостерігати а новий регіон на кожному наступному проході супутника. Отже, орбіта супутника та обертання Землі працюють разом, дозволяючи повністю покрити поверхню планети після одного повного орбітального циклу.
Ти знав?
"Прогнозується мінлива хмарність та можливі зливи"
. Більшість супутникових зображень, які ви бачите на телебаченні, коли прогнозуєте погоду, це зображення з геостаціонарних супутників. Ці супутники мають дуже широке покриття і показують погодні та хмарні умови в континентальному масштабі. Метеорологи використовують ці зображення, щоб визначити, в якому напрямку будуть рухатися метеосистеми. Здатність цих супутників створювати кілька зображень одного регіону дозволяє ретельно стежити за погодою.
. Орбіту супутника потрібно періодично коригувати. Тертя, спричинені атмосферою Землі, є основною причиною цього відхилення супутника від початкової орбіти. Для того, щоб виправити траєкторію, центр управління на Землі надсилає супутнику вказівки повернути його на свою орбіту. Тривалість життя більшості супутників становить кілька років. По закінченню терміну служби супутник може просто перестати функціонувати належним чином або страждати від занадто великих відхилень від своєї орбіти, що робить його непридатним для використання.
Швидке запитання
1. Які переваги датчиків, розміщених на борту супутників, порівняно з датчиками, розміщеними на борту літака? Чи мають ці датчики на космічній платформі якісь недоліки?
Відповідь така.
2. Близькополярний, синхронний із сонцем орбітальний супутник щодня проходить над екватором Землі в один і той же місцевий сонячний час. Орбітальна швидкість супутника гарантує, що всі інші точки Надіра вздовж цієї орбіти будуть відвідані трохи раніше або трохи пізніше цього часу. Що стосується датчика, що реєструє енергію у видимій частині енергетичного спектра, які переваги та недоліки переходу над екватором (місцевий сонячний час) a) рано вранці, b) близько полудня та c) середині дня?
Відповідь така.
Швидке запитання - відповідь
1: Датчики на борту супутників "спостерігають" частину поверхні Землі, яка зазвичай набагато більша, ніж датчики на борту літака. Крім того, супутники постійно обертаються навколо Землі, що дозволяє легко систематично та повторювано отримувати дані для вивчення змін з часом. Геометричне положення супутника відносно Землі можна розрахувати досить точно, що полегшує корекцію супутникових знімків та їх розташування на географічній сітці. Однак датчики, розміщені на борту літака, мають гнучкість, щоб мати можливість отримувати дані на поверхні Землі в будь-який час і в будь-який час (якщо дозволяє погода), тоді як космічні датчики обмежуються збору даних в місцях і в часи, визначені їх орбітою.
2: Коли супутник проходить над екватором рано вранці, Сонце знаходиться низько в небі, що вигідно для посилення топографічних ефектів; з іншого боку, така ситуація також створює багато тіней у регіонах з високим рельєфом. Прохід близько полудня дозволяє максимально рівномірне освітлення, оскільки Сонце знаходиться в найвищій точці на небі. Така ситуація вигідна для спостереження за погано відбиваючими поверхнями, але також може спричинити насичення датчиків для сильно відбиваючих поверхонь, таких як лід. Дзеркальне відображення може також відбуватися на плоских поверхнях, що ускладнює інтерпретацію даних. Для проходу в середині дня умови освітлення більш помірні. Однак явище сонячного нагрівання поверхні, максимум у цей час доби, може ускладнити запис відбитої енергії. Щоб мінімізувати всі ці ефекти, більшість супутників із видимими та інфрачервоними датчиками енергії мають місцевий сонячний час, що проходить над екватором, що є серединою ранку.