Ернинг метеорологик сунъий йўлдошлари

9.1. Метеорологик йўлдошларнинг учиш орбиталари

Ер сунъий йўлдошларидан метеорологик ахборотларни олиш манбаи сифатида фойдаланиш учун, унинг ҳаракатланиш қонуниятларини билишни тақозо этади. Ушбу қонуниятлардан, шунингдек метеорологик ўлчов спецификасидан (ўзига хос хусусиятидан) келиб чиққан ҳолда қуйидагилар талаб қилинади:

• 
  орбита параметрларини танлаш;
  
• 
  бир вақтда ишлайдиган йўлдошлар миқдорини ўрнатиш;
  
• 
  ҳар бир йўлдошнинг мавжудлик давомийлигини ҳисоблаш.
  

Орбитанинг параметрлари асосида йўлдошдан Ерни обзор доираси ва ер шарининг у ёки бу нуқтаси устидан йўлдошнинг учиб ўтиш вақти аниқланади. Орбитал маълумотлар ўлчовларни жойларга географик боғлашни амалга ошириш учун зарур компонентлар ҳисобланади.
Шу сабабли, йўлдошларни фазодаги ҳолатини тавсифловчи асосий параметрларини қисқача қараб чиқамиз.
Йўлдошларни фазодаги ҳаракатини тавсифловчи йўл траектория ёки орбита деб аталади. Йўлдошнинг орбита бўйлаб ҳаракати Ер тортиш кучи майдони, бошқа жисмларнинг ўзига тортиши, атмосфера қаршилиги, ёруғлик босими ва бошқа кучлар таъсири остида рўй беради. Йўлдошнинг санаб ўтилган кучлар таъсири остида орбита бўйлаб ҳаракатини умумий кўринишда қуйидаги дифференциал тенглама орқали ифодалаш мумкин:


(9.1)

бу ерда (M/r³) – Ер тортиш кучи таъсиридаги асосий тезланиш; g_B – бошқа кучлар таъсирида вужудга келадиган ғалаёнли тезланиш; – Ер сунъий йўлдош ҳолатининг вектори; r – Ер сунъий йўлдоши билан Ер орасидаги масофа; М – гравитацион параметр.

Ер сунъий йўлдошининг траекториясини ушбу тенгламани интеграллаб аниқланади. Лекин, йўлдош ҳаракати ҳақидаги масалани бу тенглама ёрдамида ечиш ўта мураккаб ҳисобланади. Биринчи яқинлашув сифатида йўлдошнинг марказий куч майдонида ғалаёнсиз (тойилишсиз) ҳаракати каби (кеплер ҳаракати) қараш мумкин. У орбита текислиги деб номланадиган, текисликда рўй беради. Траектория шакли орбита турини аниқлайди. Ер метеорологик сунъий йўлдошлари учун эллиптик орбиталар характерлидир (доиравий орбитани эллиптик орбитасининг хусусий ҳолати сифатида қараш мумкин). Орбита текислигининг фазодаги ҳолати, траекториянинг ўлчами ва шакли, йўлдошнинг орбитадаги ҳолати каби катталикларни орбита элементлари дейилади.
Ер сунъий йўлдошининг кеплер ҳаракатини, маркази (О) Ер массасининг марказига мос тушувчи тўғри бурчакли координаталар тизими учун кўриб чиқамиз. Тўғри бурчакли координаталар тизимининг ОХY текислиги экватор текислиги билан мос тушади, Х ўқи баҳорги тенг кунлик нуқтасига йўналган, Z ўқи эса Шимолий қутбга йўналган бўлади. О марказга нисбатан ихтиёрий радиусли сфера тузамиз. Ер сунъий йўлдошининг орбита текислиги координата бошидан ўтади ва экватор текислигини ОΩ бўғинли чизиқ бўйлаб кесишади (9.1 - расм).
Ер сунъий йўлдоши жанубдан шимол томонга ҳаракатида экватор текислигини кесиб ўтган нуқтасини кўтарилувчи бўғин дейилади. ХОΩ бурчак, кўтарилувчи бўғин узунлиги дейилади ва Ω билан белгиланади. Ер сунъий йўлдоши ҳаракати йўналишида орбитанинг кўтарилувчи бўғиндаги уринмаси билан экватордан ўтган уринмасининг орасидаги бурчак орбитанинг энгайиши дейилади ва i билан белгиланади.

9.1 – расм. Фазодаги орбита.

Ер сунъий йўлдоши ҳаракати йўналишининг орбита бўйлаб ҳисобланган ΩОπ бурчаги перигей (π) ҳолатини аниқлайди ва ω (перигей – орбитанинг Ер сиртига энг яқин нуқтаси) билан белгиланади. Орбитадаги перигейга нисбатан ихтиёрий С нуқтани аниқловчи πОС бурчак ҳақиқий аномалия дейилади ва θ билан белгиланади. Катта яримўқ – а ва эксцентристет – е элементлар орбитанинг шакли ва ўлчамини аниқлайди. Вақт – перигейдан ўтиш моментини τ га киритиш билан белгиланади.

Шундай қилиб, ушбу a, e, i, Ω, ω + θ ва τ параметрларни орбитанинг олтита мустақил элементлари деб қараш мумкин. Бу элементлар орқали орбитани ва Ер сунъий йўлдошининг орбитадаги исталган вақт моментидаги ҳолатини тўлалигича аниқлаш мумкин.
Орбита элементлари бўйича (гринвич тўғри бурчакли координаталар тизимида) Ер сунъий йўлдошининг фазодаги Х, Y, Z координаталарини ёки геодезик координаталарини (B, L, H, t) ҳисоблаш мумкин. Бу ерда:
B – Ер эллипсоиди ва Ер эллипсоиди сиртидаги нормал кесишган нуқта (йўлдош остидаги) кенглиги;


(9.2)
(9.3)
(94)
(9.5)
, (9.6)
(9.7)
бу ерда:
(9.8)
(9.9)
(9.10)
Ер сунъий йўлдошининг орбиталари, уларнинг параметрларига боғлиқ ҳолда бир-биридан катта фарқ қилади. Шунга қарамасдан, бир неча белгилар мавжуд ва уларнинг хусусиятлари бўйича орбиталарни турларга ажратиш мумкин.
Ер сунъий йўлдошининг энгайиш i қийматларига мос равишда экваториал (i = 0°), қутбий (i = 90°) ва қия (i нинг қолган қийматларида) орбиталарга бўлинади.
Қутбий орбитанинг Ер сиртидаги проекцияси йўлдошнинг ҳар бир янги айланишида Ернинг суткалик ҳаракати туфайли ғарб томонга силжийди. Шунингдек қия орбитали проекцияси ҳам Ер сунъий йўлдошининг барча кетма-кет айланишларида ғарб томонга силжийди.
Қия орбиталар иккига (тўғри ва тескари) бўлинади. Қиялик бурчаги тўғри орбиталар учун 0 дан то 90° гача, тескари орбиталар учун эса 90 дан то 180° гача чегарада ётади.
Тескари орбиталар ичида қиялик бурчаги i нинг қуйидаги ифода билан аниқланадиган қийматлари кўпроқ қизиқиш уйғотади


(9.11)
бу ерда Н_а, Н_п лар – мос равишда апогей ва перигей баландликлари, r_э– экваториал радиус.
Бундай орбитали Ер сунъий йўлдошларини қуёш-синхронли деб аталади. Бунга сабаб, уларнинг орбита текислиги Ернинг Қуёш атрофида айланишига мос равишда синхронли бўрилади. Яъни қуёш-синхронли Ер сунъий йўлдошлари ер сиртининг ҳар бир нуқтаси устида маҳаллий вақт билан доимо бир хил вақтда кузатилади. Бу вақт қиймати Ер сунъий йўлдоши учирилган вақт моментига боғлиқ бўлади.
Ер сунъий йўлдошларини учиш баландлиги бўйича уч гуруҳга ажратиш мумкин:

• 
  паст орбитали;
  
• 
  ўрта орбитали;
  
• 
  юқори орбитали.
  

Ер сунъий йўлдошларига учиш баландлиги 200 км дан 500 км гача паст орбиталар, учиш баландлиги 500 км дан бир неча минг километргача ўрта орбиталар, учиш баландлиги ўнлаб минг километргача юқори орбиталар тегишли бўлади.

9.2-расм. Ернинг сунъий метеорологик йўлдошларининг учиш орбиталари.

Орбита баландлиги км бўлган экваториал Ер сунъий йўлдошларининг айланиш даври Ернинг айланиш даврига тенг бўлади. Йўлдош ва Ер бир хил бурчакли тезликда айланади, яъни йўлдош доимо ернинг маълум бир кузатув пункти устида жойлашган бўлади. Бундай Ер сунъий йўлдошларини стационар ёки геостационар дейилади. Ер шарининг маълум бир ҳудудини доимий кузатув олиб бориш зарур бўлганда, геостационар йўлдошларидан фойдаланиш жуда қулайлик яратади.

9.2-расмда турли мамлакатлар учирган Ернинг сунъий метеорологик йўлдошларининг учиш орбиталари келтирилган.
Биринчи марта кенг миқёсда атмосфера ҳолати ҳақидаги маълумотни қисқа вақт ичида тўплаш имкони туғилди.
Ер метеорологик сунъий йўлдошларининг асосий вазифаси атмосфера ва ер сирти ҳолати ҳақидаги маълумотларни бутун ер шари миқёсида олишдан иборат. Айни пайтда маълум бир ҳудудни аниқ бир даврийлик билан кузатув олиб бориш жуда муҳим саналади.
Фазога кўплаб учирилаётган Ер метеорологик сунъий йўлдошларида олиб борилган илмий тадқиқот ва бажарилган тажрибалар натижаларини инобатга олган ҳолда, ҳозирги пайда метеорологик кузатувларни ўртача учиш баландлиги 900 км ни ташкил этган қия орбитали йўлдошлардан фойдаланиш мақсадга мувофиқ деб топилди. Ер метеорологик сунъий йўлдошларининг орбиталари экватор бўйлаб текис тақсимлаб чиқилади.