¿Por qué los satélites geosincrónicos parecen oscilar en dirección norte-sur? ¿Cómo puedo rastrear su camino en la superficie de la tierra?

Primero veamos una órbita típica para comparar. Tenga en cuenta que el objeto en órbita podría estar en cualquier lugar.

Tenga en cuenta que pasa un tiempo tanto por encima como por debajo del ecuador. Algunas cosas sobre una órbita geosíncrona:

• La inclinación varía con el tiempo, aunque esto no es tan importante para las operaciones diarias.
• El período es de 24 horas, pero un satélite geoestacionario no es perfectamente circular o tiene una inclinación de 0.

La órbita que ha mostrado es una órbita geosíncrona inclinada elíptica . La forma en realidad se llama Analemma . De hecho, la imagen que proporcionó es del Sol haciendo algo similar a lo que estas naves espaciales harán a diario.

La inclinación es responsable del movimiento hacia arriba y hacia abajo. La parte lateral se debe principalmente a la excentricidad, aunque una órbita inclinada mostrará una ligera variación debido al cambio de velocidad relativa en comparación con la superficie de la Tierra a medida que se eleva. La nave espacial se mueve más rápido cuando está más cerca de la Tierra y, por lo tanto, estará un poco por delante de la Tierra. Cuando está más lejos, se mueve más lento, retrocediendo en la otra dirección.

Sugiero construir un modelo 3D para entenderlo.

Comience con un buen disco, como un plato de papel o el empaque de cartón de una pizza congelada. Marque el centro y dibuje líneas radiales espaciadas regularmente ("rebanadas") a lo largo de la cara de la placa. Numere las líneas en el borde y duplique las etiquetas más adentro también.

Corta un anillo del plato, de aproximadamente 1 pulgada de ancho. Si puede, deje un poco sin cortar en los lados opuestos para que el anillo aún esté unido en 2 puntos y pueda pivotar en esa ubicación.

Incline el anillo 60 grados más o menos desde el plato. La diferencia en la deriva es mayor si la inclinación es alta, pero alinearse y apuntar puede ser más fácil si no es tan alta.

Corta pequeñas muescas en el anillo y la placa restante, y luego una cuerda fina puede sostener el artilugio en su lugar para que no se caiga.

Ahora, para cada línea marcada en el plato, mire dónde se alinea visualmente en el anillo inclinado ahora. Necesitas un ángulo recto: consigue un pequeño trozo de madera o una caja de cartón y pega con cinta adhesiva un triángulo grande de cartón en una cara. Ahora puede alinear la parte inferior del triángulo con una línea en la placa principal y saber que está de pie normal a la superficie de la placa.

Ahora mira dónde toca el triángulo el anillo separado. Cada marca en la placa plana representa su línea de visión a medida que gira la Tierra. La marca correspondiente en el arco es donde está el satélite en ese momento. Así que mire la altura para ver que el satélite parece elevarse en el cielo, y mire cómo será su posición a la izquierda o derecha de su línea de visión: este es el movimiento de lado a lado que ve.

Donde el arco se encuentra con la placa plana, puede aproximarlo en 2 dimensiones como una regla horizontal y una regla diagonal. La misma longitud a lo largo de la regla diagonal no llegará tan lejos horizontalmente (Este), por lo que el satélite que se eleva queda detrás de la Tierra que gira.

En la parte superior del arco, el punto más alto del cielo, el satélite vuelve a estar directamente sobre su cabeza. La parte de ajuste es una imagen especular. Por lo tanto, verá que se eleva y se desplaza hacia la izquierda al principio, luego vuelve a la derecha hasta que alcanza el punto más alto, continúa hacia la derecha mientras se pone, luego vuelve a la izquierda para establecerse en la posición original. Debajo del horizonte hace lo mismo al revés.

Si se ve desde otro lugar que no sea el ecuador (levante la placa dentro del modelo de arco), los dos lóbulos serán asimétricos.

Ver wikipedia para Analemma of Geosynchronous Satellites .

La figura 8 que muestra (tomada de aquí y explicada en esa página) está relacionada pero es diferente. La posición del sol a la misma hora civil cada día se moverá porque el eje está inclinado y la órbita excéntrica se mueve más rápido cuando está más cerca del sol y más lento cuando está más lejos, aunque la Tierra gira a un ritmo constante. Entonces obtienes arcos que se mueven de norte a sur dependiendo de la época del año y el sol está más temprano o más tarde a lo largo del arco dependiendo de la época del año.