1. ОСНОВИ СУПУТНИКОВИХ ВИМІРЮВАНЬ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ АТМОСФЕРИ

1.1. Орбіти метеорологічних супутників

Орбіти метеорологічних супутників у залежності від їх параметрів можуть значно розрізнятися між собою. Проте існує кілька основних ознак, за якими орбіти поділяються на характерні типи.

У відповідності до значень кута (i) між дотичною у висхідному вузлі орбіти в напрямку руху ШСЗ і дотичної до екватора, орбіти супутника діляться на екваторіальні (i=0°), полярні (i=90°) і похилі.

Проекція полярної орбіти на поверхню Землі при кожному новому оберті буде зміщуватись на захід внаслідок добового обертання Землі. Також на захід будуть зміщуватися й проекції всіх послідовних витків ШСЗ із похилими орбітами. Зсув у градусах по довготі називається збільшенням довготи й визначається в основному періодом обігу ШСЗ .

Супутники, що перебувають на таких орбітах, називаються сонячно-синхронними, оскільки площина їх орбіти повертається синхронно із обертанням Землі навколо Сонця (тобто сонячно - синхронний супутник перебуває над кожною точкою земної поверхні в той самий місцевий час, значення якого залежить від часу запуску супутника).

За висотою польотів метеорологічні супутники можуть бути розділені на три групи: низькоорбітальні, середньорбітальні й високоорбітальні. До низькоорбітальних відносяться супутники з висотою польоту від 250 до 500 км, до середньорбітальних - з висотою польоту від 500 км до декількох тисяч, до високоорбітальних - з висотою польоту в десятки тисяч кілометрів.

Основне завдання метеорологічних супутників полягає в одержанні даних про стан атмосфери й земної поверхні в глобальному масштабі, при цьому важлива певна періодичність спостережень за тими самими районами. Важливе значення має також детальність спостережень, тобто розрізнення необхідних деталей при заданій смузі огляду. Перераховані вище фактори (що не є вичерпними) впливають на вибір орбіт метеорологічних супутників. Процес цей складний, оскільки часто доводиться погоджувати взаємовиключні вимоги. Наприклад, бажання збільшити ширину огляду вимагає збільшення висоти польоту супутника, що неминуче веде до погіршення детальності огляду; вимоги достатнього енергопостачання супутника за допомогою сонячних батарей вимагають цілком певних строків запуску, які можуть привести до незадовільних строків спостережень і т.п.

З огляду на досвід і результати досліджень на різних метеорологічних супутниках, в наш час визнано доцільним здійснювати метеорологічні спостереження за допомогою декількох (двох-трьох) супутників, що перебувають на похилих орбітах на висоті польоту близько 900 км, які називаються полярно орбітальними (рис.1) і супутниками, що перебувають на геостаціонарній орбіті (рис.2).

Орбіти полярних орбітальних супутників розносяться рівномірно уздовж екватора. Прикладом такої системи може служити метеорологічна система на базі супутників серії «NOAA» і «METOP». Система, що складається з декількох супутників, рознесених на 90-100° по довготі на екваторі, дозволяє кілька разів за добу одержувати глобальні спостереження за атмосферними процесами в різних регіонах Земної кулі. Особливо важливі такі спостереження в приполярних і полярних районах Землі, де інформація з іншого типу метеорологічних супутників недоступна.

Висота орбіти геостаціонарного супутника 36000 км. Період його обігу дорівнює періоду обігу Землі. Супутник і Земля обертаються з однаковою кутовою швидкістю, тобто супутник перебуває над тим самим районом земної поверхні. Його використання дуже зручне, коли необхідно постійне спостереження за тим самим районом Земної кулі.

Рис. 1.1. Полярна орбіта метеорологічних супутників

Рис. 1.2. Геостаціонарна орбіта метеорологічних супутників