Формы орбит спутников

Все околоземные космические аппараты движутся вокруг Земли по орбитам, которые имеют форму эллипса. Эллипс чем-то похож на вытянутый овал, но важно их не путать. Самый простой способ увидеть эллипс – взять что-нибудь в форме конуса и отрезать от него вершинку под небольшим углом. В зависимости от угла, у вас получатся эллипсы разной степени вытянутости (о вытянутости еще будет сказано ниже). Так как мы разрезали конус, то эллипс ещё называют одним из видов конических сечений (другие виды конических сечений – окружность, парабола и гипербола).

С точки зрения геометрии у эллипса есть две «волшебные» точки – фокусы (F1 и F2). Сумма расстояний от любой точки на границе эллипса до этих двух точек – постоянная (d1+d2=const). Поэтому ещё один способ получить эллипс – это наметить на бумаге две точки (фокусы) с помощью булавок, взять нитку фиксированной длины, привязать её концы к булавкам и установить карандаш так, чтобы нитка была натянута. Теперь, ведя карандаш по бумаге и сохраняя нитку натянутой, несложно нарисовать полную границу эллипса.

Кстати, круг – частный случай эллипса. Просто у круга два фокуса совпадают в одной общей точке.

Вернёмся к орбитам. Любой околоземный спутник движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Земля. Важно запомнить, что эллиптическая орбита сохраняет постоянное положение в пространстве (в так называемой инерциальной системе координат). В то же время «внутри» нашей орбиты находится Земля, а она ведь вращается! Поэтому для многих орбит получается интересное явление, связанное со сложным относительным движением спутника и Земли. Спутник совершает обороты по своей орбите, например, делая полный оборот за 2 часа. Пока спутник возвращается в исходную точку орбиты, Земля поворачивается на 2/24 (будем для простоты считать сутки равными строго 24 часам). Таким образом, с каждым новым оборотом спутник проходит над новыми районами Земли.

Больше информации.