En "charla de naves espaciales", ¿nadir es solo una palabra elegante para "abajo"?

Suponga la aproximación de que la Tierra es esféricamente simétrica, sin multipolos gravitatorios de orden superior, y se ignoran otros efectos que podrían estar relacionados con la gravedad de otros cuerpos o la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Dada una órbita circular, "abajo" sería un vector apuntando hacia el centro de la Tierra, y creo que el "nadir" estaría exactamente en la misma dirección.

Pero en una órbita circular realista, ¿"abajo" y "nadir" tienen algún significado más matizado por convención o uso?

Por ejemplo, hay un vector que es perpendicular a la velocidad instantánea y al momento angular orbital, otro que es el gradiente de gravedad local y otro que apunta hacia el centro de masa de la Tierra.

Todos estos podrían considerarse aproximadamente "hacia abajo" o en la dirección del "nadir", pero ¿alguno de estos (o algo más) se usa preferentemente o por convención?

nota: Esta pregunta es mucho más que simplemente ¿Cómo se llaman estas orientaciones en órbita?

@GdD y otros votantes cercanos. Tómese un momento para volver a leer mi pregunta detenidamente y tenga en cuenta el cuidado que he tenido al hacer esta pregunta. Aunque hay una discusión sobre la palabra "nadir" y la respuesta de DavidHammen responde bien a la otra pregunta, de hecho, esta es una pregunta relacionada pero diferente, y no hay una respuesta para esta pregunta allí. Si tiene preguntas específicas o necesita más aclaraciones, tómese el tiempo para preguntar. ¡Gracias!
@DavidHammen, ¿tiene alguna idea aquí?
@uhoh, le sugiero que mencione esa pregunta relacionada en el texto de su pregunta y diga por qué la pregunta actual es una extensión/no un duplicado.
Hay algunas sutilezas aquí, que creo que es lo que busca @uhoh. Si ese es el caso, esto no es un duplicado.
@JanDoggen Listo. Si los lectores pasan por alto ' Pero en una órbita realista, ¿"abajo" y "nadir" tienen algún significado más matizado por convención o uso? seguido inmediatamente de varios ejemplos de matices potenciales no es suficiente, entonces la nota debería marcarlos para leerlos nuevamente. ¡Gracias!

Respuestas (2)

Hay algunas sutilezas aquí. Los campos en los que el concepto de nadir es más importante son los satélites de observación de la Tierra que apuntan al nadir, el vuelo en formación de satélites y las operaciones de encuentro y proximidad. Los dos últimos utilizan casi inevitablemente alguna forma de marco vertical local/horizontal local (también conocido como marco Hill), en el que la vertical (es decir, el nadir y el cenit) apunta hacia/alejándose del centro de la Tierra. Esto se debe principalmente al uso de las ecuaciones de Clohessy-Wiltshire linealizadas en estos campos.

El primero usa casi inevitablemente el nadir como apuntando hacia el punto subsatélite, que generalmente se entiende como el punto geodésico del subsatélite en lugar del punto geocéntrico del subsatélite. El punto de subsatélite geocéntrico es donde la línea que conecta el centro de la Tierra con el satélite se cruza con la superficie de la Tierra. El punto geodésico del subsatélite es el punto de la superficie del elipsoide de referencia más cercano al satélite. Esto es equivalente al punto en el elipsoide donde el satélite está en el cenit ("hacia arriba"). El uso del nadir como apuntando al centro de la Tierra perderá este punto de subsatélite geodésico por hasta 21 km para un satélite en una órbita síncrona solar.

Un significado aún más sutil es que el nadir apunta en la dirección del punto del geoide más cercano al satélite. Este concepto es importante en las mediciones de altimetría satelital de la altura de la superficie del mar. Si este punto está dentro del ancho del haz del altímetro del radar, es este punto el que se registrará como la altitud del satélite. Algún otro punto dará una lectura errónea si este punto está fuera del ancho del haz del altímetro. La distancia entre este punto y el punto del subsatélite geodésico puede ser de casi un kilómetro.

Espectacular: otro momento didáctico de @davidHammen . Cada vez que empiezo a escribir r ¨ = r   m / r 3 Solo busco reflexivamente un solucionador útil (para mí es scipy debido a mis alergias a las llaves) en coordenadas cartesianas. Hay mucho que aprender del estudio de técnicas matemáticas más avanzadas, y puedo imaginar casos de computación intensiva en los que podrían ser útiles. Tengo un viaje en tren de 4 horas por la mañana, ahora sé sobre lo que leeré.
Realmente aprecio estas respuestas que crean un marco completo de comprensión y conceptos relacionados: esta respuesta y especialmente esta respuesta para ejemplos recientes. ¡Muy apreciado!

En la comunidad de operaciones de la ISS, "cenit" y "nadir" se usan comúnmente para referirse a las direcciones del eje Z en relación con la ISS, en lugar de las direcciones que apuntan específicamente a la Tierra. (Aunque obtuvieron estos nombres porque la ISS normalmente vuela en una actitud que apunta a la llamada dirección nadir hacia la Tierra).

Aquí hay un ejemplo de un procedimiento de tripulación en el que uno de los puertos de acoplamiento del nodo se denomina puerto Nadir: "Las coordenadas de la ISS asumen MPLM en el nodo Nadir". Inclinar la estación 180 grados no cambiaría este nombre, por supuesto.

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Aquí hay una imagen de una lección de "Codificación de ubicación de ISS" que muestra el mismo concepto.

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Gracias por profundizar en esto. Ahí está esa palabra "D" otra vez (mazo).