Возмущающие воздействия на околоземной орбите

Если бы наша Земля была просто идеальным шаром равномерной плотности, и на ней не было атмосферы, а в окружающем космосе не было других небесных тел, то параметры орбиты спутника не менялись бы с течением времени (форма его орбиты и её положение в пространстве сохранялись бы постоянными). Но в реальном мире всё немного сложнее. Форма нашей Земли значительно отличается от идеальной сферы, у Земли есть участки с более плотным составом, атмосфера Земли оказывает эффект торможения на движущиеся космические аппараты, Солнце и планеты Солнечной системы своим гравитационным притяжением влияют на орбиту спутника. В орбитальной механике эти эффекты называют возмущениями, и они приводят к тому, что значения отдельных параметров орбиты спутника меняются. При этом степень влияния отдельных возмущений сильно зависит от выбранной орбиты, например, атмосфера сильнее всего влияет на орбиты высотой до 1000 км, а притяжение других небесных тел – наоборот, существенно для более высоких орбит. 

Различают вековые и периодические возмущения. 

Вековые возмущения характеризуются монотонным, на протяжении всего полёта спутника, изменением параметров. 

Периодические возмущения повторяются через некоторый промежуток времени (обычно он близок к периоду одного оборота аппарата на орбите). Значения параметров колеблются в пределах некоторого допустимого диапазона. 

Возмущения от гравитационного поля Земли

Существенное влияние гравитационное поле оказывает на долготу восходящего узла. Её изменение определяет поворот плоскости орбиты вокруг земной оси (прецессия линии узлов). Соответственно, изменение не касается орбит, у которых нет линии узлов (орбиты, которые лежат в плоскости экватора). А максимальное смещение линии узлов за виток получают полярные орбиты. За сутки линия узлов смещается от первоначального значения на 10°. 

Гравитационное поле также влияет и на аргумент перигея. Линия апсид поворачивается относительно перпендикуляра плоскости орбиты максимум на 20° за сутки на низких орбитах. При этом, аргумент перигея неизменен для орбит, чьи наклонения равны 63,4° или 116,6°. 

Аэродинамические возмущения

Определяющей является только одна проекция аэродинамической силы - сила лобового сопротивления, направленная по вектору скорости аппарата. У эллиптических орбит уменьшается эксцентриситет орбиты, так как аппарат тормозит в точке перигея, что приводит к уменьшению апогея. Орбита приближается к круговой. Одновременно аппарат теряет среднюю высоту полёта и уменьшается период обращения, но при этом увеличивается средняя скорость полёта космического аппарата.