Warum dreht sich die sonnensynchrone Bahnebene?

Ich habe diesen Film gesehen :

Es zeigt die sonnensynchronisierte Umlaufbahn eines Satelliten. Was bewirkt, dass diese Umlaufbahn sonnensynchronisiert ist? Ich meine, soweit ich weiß, sollte es sich nicht so drehen, wie es tut. Zweimal im Jahr sollte es senkrecht zur Sonne stehen und zweimal im Jahr parallel. Anscheinend liege ich falsch, also warum dreht es sich?

Antworten (2)

Sonnensynchrone Umlaufbahnen sind solche, deren Umlaufbahnebene einen konstanten Winkel mit dem Radial von der Sonne bildet. Dazu muss sich die Bahnebene geozentrischer Satelliten im Trägheitsraum mit der Winkelgeschwindigkeit der Erde bei ihrer Umlaufbahn um die Sonne drehen, das heißt 360 pro 365.26 Tage, bzw 0,9856 Grad pro Tag. Wenn die Orbitalebene mit dieser Geschwindigkeit nach Osten präzediert, liegt der aufsteigende Knoten zu einer festen Ortszeit oder äquivalent in einer festen Richtung relativ zur Sonne-Erde-Radiallinie.

Wie von @Erik betont, ist diese Präzession auf die Abflachung der Erde (die äquatoriale Wölbung der Erde) zurückzuführen. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Knotenlinie aufgrund dieser Ausbuchtung bewegt, ist gegeben durch

Ω ˙ = 3 2 J 2 ( r E ) 2 n cos ι

wo J 2 ist der zonale harmonische Koeffizient ( 1.08262668 × 10 3 für die Erde), r E ist der Äquatorialradius des Körpers ( 6 , 378 , 137 m für Erde), ist der Bahnparameter (das Semi-Latus-Rektum), n ist die mittlere Bewegung, und ι ist die Bahnneigung.

Für einen gegebenen Bahnparameter ( ) und mittlere Bewegung ( n ) kann die Neigung einer geozentrischen Satellitenbahn gewählt werden, um eine sonnensynchrone Bahn zu erhalten.

Sonnensynchrone Umlaufbahnen sind möglich, da die Erde keine perfekte Kugel ist. Die Erde lässt sich am besten als abgeflachtes Sphäroid beschreiben. Diese nicht-sphärische Form und das daraus resultierende Gravitationsfeld können verwendet werden, um die Umlaufbahn auf vorhersagbare Weise zu verändern – insbesondere um die Umlaufbahn mit einem Zeitraum von einem Jahr zu präzedieren.