Wie kommt es, dass "Terminator-reitende" sonnensynchrone Satelliten niemals über den Pol fliegen?

Auch die Polarregionen werden nicht vermisst, da sie zweimal im Jahr unter der sonnensynchronen Umlaufbahn hindurchfliegen. – SF. 19. November 15 um 9:56 Uhr

@SF. - Ihr Kommentar ist falsch. Sonnensynchrone Satelliten passieren niemals direkt die Pole. Die A-Zug-Satelliten haben zum Beispiel eine Umlaufbahnneigung von 98,2 Grad und bewegen sich daher niemals nördlich von 81,8 Grad nördlicher Breite. Die Pole sind vom nördlichsten Punkt der Umlaufbahn aus zu sehen, aber niemals direkt darunter. – David Hammen vor 4 Stunden

Kann mir das jemand so erklären, als wäre ich 5?

Die axiale Neigung der Erde von 23,4° schickt die Pole 23,4° vom Terminator weg auf die Nachtseite oder die Tagseite zur Sonnenwende. Zur Sommersonnenwende ist der Nordpol also 23,4 Grad vom Terminator entfernt.

Die „Terminator-reitenden“ Satelliten bewegen sich mit 80 bis 82 Grad Neigung, das heißt, sie sind zum Zeitpunkt der Tagundnachtgleiche 10 bis 12 Grad vom Pol entfernt, der genau auf der Terminatorlinie liegt. Wenn der Satellit zur Sommersonnenwende die Terminatorlinie über dem Äquator überqueren soll, wenn er die 80-Grad-Neigung (relativ zum Erdäquator) beibehält, würde dies bedeuten, dass er 20 Grad vom Pol + 23,4 Grad zwischen dem Pol und dem Terminator entfernt ist = 43 Grad vom Terminator entfernt ... das ist kaum "auf dem Terminator reiten", fast halbwegs bis senkrecht dazu ... (und nahe der Wintersonnenwende fahren sie tatsächlich genau über die Terminatorlinie).

oder übersehe ich etwas? Könnte jemand zum Beispiel ein Bild der Umlaufbahn eines solchen Satelliten zur Sommersonnenwende in Bezug auf den Nordpol und die Terminatorlinie zeigen? So etwas , aber für das Datum der Sommersonnenwende?

Es ist eine gute Frage! Wie gesagt ich bin sooooo verwirrt . Ich denke, eine Antwort könnte sein, dass, solange die äquatoriale Ausbuchtung bestimmte Symmetrien aufweist, einschließlich derjenigen um die Erdachse, die Richtung der Störung der Ausbuchtung in der Ebene der Ausbuchtung (z. B. dem Äquator) liegt. Es gibt keine "terminatorreitenden Umlaufbahnen". Die Umlaufbahn reagiert auf die Form der Ausbuchtung und hat keine Ahnung, wo die Sonne oder der Terminator sind, und es ist ihnen egal. Ein gutes Gedankenexperiment wäre, wenn die Achse um 90 Grad zur Ekliptik geneigt wäre.
Nein. Das kann man einem 5-Jährigen nicht erklären.
Ein Teil des Problems hier ist ein ELI5-Mißverständnis eines "Terminator-reitenden" Satelliten. Solche Satelliten gibt es nicht. Es ist eine Lüge für Kinder .

Antworten (2)

Kann mir das jemand so erklären, als wäre ich 5?

TL;DR: Ein echter „Terminator-reitender“ Satellit existiert nicht. Die Treibstoffwartungskosten für eine solche Umlaufbahn wären lächerlich hoch.


Sonnensynchrone Satellitenbahnen sind nicht ganz keplersch. Die Rektaszension des aufsteigenden Knotens ist in einer Keplerbahn konstant. Der rechte Aufstieg des aufsteigenden Knotens präzediert stattdessen in sonnensynchronen Umlaufbahnen, um der Umlaufbahn der Erde um die Sonne zu entsprechen.

Diese Präzession ist ein Ebenenwechsel. Ebenenwechsel in Kepler-Umlaufbahnen sind ziemlich teure Operationen, Delta-V-weise. Diese kontinuierlichen Ebenenwechsel würden eine sonnensynchrone Umlaufbahn um einen kugelförmigen Planeten lächerlich teuer machen. Diese kontinuierlichen Ebenenänderungen einer sonnensynchronen Umlaufbahn um die nichtkugelförmige Erde kommen kostenlos, weil die Abflachung der Erde jede geneigte Umlaufbahn präzediert. Die Geschwindigkeit, mit der eine Umlaufbahn präzediert, ist eine Funktion der Neigung der Umlaufbahn, der Länge der großen Halbachse und der Exzentrizität.

Satelliten in einer Sonnensynchronbahn haben Umlaufbahnen mit Neigung, Länge der großen Halbachse und Exzentrizität, die speziell dafür ausgelegt sind, dass diese natürliche Präzessionsrate der Umlaufbahn der Erde um die Sonne entspricht. Solch ein Satellit mit seiner Umlaufebene mehr oder weniger senkrecht zur Richtung zur Sonne (Nicht-ELI5-Begriff: großer Sonnen-Beta-Winkel) und er wird diese Ausrichtung mehr oder weniger konstant halten. Der Satellit wird mehr oder weniger auf dem Terminator reiten.

Was ist mit einer echten Terminator-Reitbahn? Eine solche Umlaufbahn würde ständige Ebenenänderungen erfordern, sowohl in der Neigung als auch in der Rektaszension. Die Abflachung der Erde hat keinen Einfluss auf die Neigung. Diese Flugzeugwechsel würden in der Verantwortung des Satelliten liegen. Darüber hinaus würde diese sich ständig ändernde Neigung bedeuten, dass die natürliche Präzession aufgrund der Abflachung fast nie der Präzession entspricht, die erforderlich ist, um den Satelliten sonnensynchron zu halten. Ein echter terminatorreitender Satellit müsste auch immense Mengen an Treibstoff für diese Flugzeugwechsel verbrauchen. Aus diesen Gründen existiert kein Satellit in einer Umlaufbahn mit echtem Terminator.

Also ... in diesem "mehr oder weniger den Terminator fahren", in einigen Fällen "definitiv weniger", wie bei meiner 43-Grad-Instanz? Die Neigung relativ zum Terminator ändert sich im Laufe des Jahres, mit etwa Null nahe der Wintersonnenwende und über 40 Grad im Sommer?

Der Satellit läuft nicht parallel zum Terminator, er überquert den Terminator zweimal auf jeder Umlaufbahn. Auf jeder Umlaufbahn liegt also die Hälfte des Wegs unter der Umlaufbahn im Schatten, die andere Hälfte im Tageslicht.

Die Neigung des Satelliten wird relativ zum Äquator (98,2°) und den Polen (8,2°) gemessen und ändert sich nicht mit den Jahreszeiten. Der nördlichste Punkt der Umlaufbahn dreht sich um den Pol.

Vielleicht sollte ich meinen Kommentar in ts;dr ("zu kurz, nicht gelesen") umbenennen :)