太陽同步軌道理解

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太陽同步軌道衛星,軌道傾角大於90度且附近,所以也爲近極軌衛星,他的軌道面與太陽的取向一致,所以叫太陽同步衛星。每天向東移動0.9856度,這個角度正好是地球繞太陽公轉每天東移的角度。
 
下面結合當前研究內容,以ODIN衛星爲例理解一下:
  1. 軌道傾角90度附近,即幾乎垂直地球赤道面。衛星軌道面與太陽取向一致,則衛星不像地球同步衛星一樣隨地球自轉而轉動,即衛星只有沿軌道方向速度,即垂直於地球自轉方向,沒有沿地球自轉方向即自西向東方向旋轉速度。嚴格地說,還是有自西向東的速度的,因爲地球在自西向東公轉,所以衛星要保持軌道面與太陽取向一致,必須有一個與地球公轉一致的角速度,即360度/(365天)=0.9863度/天。
  2. 衛星總是在相同的地方時經過同一位置。比如,每天上午10:00經過長春上空,每天下午4:00經過武漢。ODIN衛星週期爲96分鐘,而一天是24*60分鐘,所以衛星一天繞地球轉24*60/96=15圈。如此,看來,衛星每天重複一次軌道運行,即只經過長春或武漢一次。這樣,每一圈軌道觀測地球不同的地方,以達到觀測全球的目的,第二天上午10:00又回來觀測長春。其實,這是衛星軌道沒變化,地球自己轉動了,衛星一圈需時96分,地球自轉96/(24*60/360)=24度,地球有360/24=15個24度,於是,衛星在一天繞地球轉15圈。而且,在一個短時期內,一地區太陽照射情況不會有太大變化,所以可以對一個地區相同的太陽照射情況進行多次觀測。
  3. ODIN衛星軌道傾角爲97.8度,如圖1所示,春分和秋分時,白天和黑夜分界線與赤道垂直,所以,軌道線北半球在白天,南半球在黑夜,即探測不到太陽輻射;夏至時,更是這樣,而且白天時離太陽更近;冬至時,與夏至相反,衛星經過北半球是黑夜,經過南半球是白天。因爲衛星軌道面與太陽取向一致,所以同一天或同一段短時期,不會出現一會兒衛星在北半球白天南半球黑夜,一會兒又跑到北半球黑夜南半球白天的現象,必須換季才能出現這樣的情況。當然,當太陽直射南半球的時候,會出現衛星在黑夜和白天分界線的位置上運行,這樣衛星一直探測的是黎明或黃昏的太陽輻射了。
  4.  ODIN衛星升交點爲18:00, 如圖2,衛星0度時在當地時太陽落山時候,90度時當地爲正午,180度時爲當地日出時候,270度爲午夜,360又爲當地太陽下山時。


圖1 太陽同步軌道不同季節示意圖



圖2 衛星軌道角、緯度、太陽天頂角對應關係

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