Каталог / Задача 10.2
542 задач
ВСОШ Региональный 2016 10 класс теоретическая #небесная механика#сферическая астрономия ID 861

№ 10.2Задача 10.2

  • 2. Условие. С какой части поверхности Земли можно наблюдать Международную космическую станцию, если известно, что высота ее круговой орбиты составляет 420 км, а наклонение 51.6 градуса? Рефракцией, атмосферными помехами и сжатием Земли пренебречь.
  • 2. Решение. Изобразим Землю и орбиту МКС со стороны одного из узлов орбиты МКС (точки ее пересечения с плоскостью экватора):

Решение

МКС располагается на низкой круговой орбите, ее период обращения существенно меньше земных суток. Поэтому в разные моменты времени северная, южная и экваториальная часть орбиты будет располагаться над разными областями поверхности Земли. В этом случае на экваторе и в низких широтах с модулем меньше наклона орбиты i МКС будет периодически видна, более того, она может оказываться там в зените. Существенно сложнее ее будет наблюдать в высоких широтах. Определим максимальную широту $\phi$ , на которой МКС сможет наблюдаться хотя бы на горизонте. Из рисунка видно, что это можно сделать по следующей формуле:

$$\varphi = i + \arccos \frac{R}{R+h} = 71.9^{\circ}.$$

Здесь R — радиус Земли, h — высота орбиты МКС. Если бы величина $\phi$ получилась большей $90^{\circ}$ , это бы означало, что станцию можно наблюдать со всей Земли, включая полюса. Теперь же максимальное расстояние от точки наблюдения до плоскости экватора будет равно

$$D = R \sin \omega$$

МКС может наблюдаться на широтах с модулем меньше φ (то есть, кроме зон, покрашенных темным цветом на рисунке). Разделяя площадь соответствующей поверхности на полную площадь поверхности шара, получаем ответ на вопрос задачи:

$$\eta = \frac{4\pi RD}{4\pi R^2} = \frac{D}{R} = \sin \varphi = 0.95.$$

Ответ

\eta = \frac{4\pi RD}{4\pi R^2} = \frac{D}{R} = \sin \varphi = 0.95.

решение ответ
Предложить правку