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Órbitas geosíncronas
Se trata de órbitas síncronas que tienen el mismo periodo que la Tierra, lo que significa que una órbita completa se completa en 23 horas, 56 minutos y 4 segundos (el periodo no es exactamente igual a un día). Éstas entran en la categoría de órbitas terrestres elevadas, siendo la altitud sobre el ecuador a la que deben situarse estos cuerpos de aproximadamente 36000 km.
Ten en cuenta que las altitudes se miden en relación con el ecuador para tener una base común para las mediciones, ya que la Tierra no es una esfera perfecta.
Los objetos en estas órbitas tienen la particularidad de que, vistos por un observador en la Tierra, permanecen en el mismo lugar del cielo. Esto las hace útiles para aplicaciones de telecomunicaciones.
Órbitas geoestacionarias
Son órbitas geosincrónicas situadas sobre el ecuador. Por lo tanto, los satélites en este tipo de órbita siempre tendrán una vista de la misma parte de la Tierra bajo ellos, lo que los hace especialmente adecuados para sistemas de vigilancia meteorológica o balizas de búsqueda y rescate.
Halla el radio de la órbita y la altitud de un satélite que orbita alrededor de la Tierra en una órbita geoestacionaria. La Tierra tiene una masa de 5,97⋅1024 kg y un radio r de 6,37⋅106 m, y la constante gravitatoria G tiene un valor de 6,67⋅10-11 Nm2kg-2.
Comenzamos igualando la fuerza gravitatoria que actúa sobre el satélite debida a la Tierra con la ecuación de la aceleración centrípeta:
\frac{G \cdot M \cdot m}{r^2} = m \cdot r \cdot \omega^2\].
Aquí, M es la masa de la Tierra, m es la masa del satélite, r es el radio de la órbita y ω es la velocidad angular. Esto nos da
\[r^3 = \frac{G \cdot M}{\omega^2}].
Un satélite geoestacionario orbita la Tierra a la misma velocidad angular a la que gira la Tierra. La velocidad angular puede hallarse a partir del periodo de tiempo de la Tierra en segundos (sabemos que la Tierra completa una vuelta completa una vez al día).
\[\omega = \frac{2 \pi}{T} = \frac{2 \pi}{(3600 \cdot 23) + (60 \cdot 56) + 4} = 7,29 \cdot 10^{-5} rad/s\].
Este valor puede introducirse en la ecuación para hallar r:
\r = 4,22 \cdot 10^7 m\].
La altitud puede hallarse restando el radio de la Tierra del radio de la órbita, lo que da la altitud como
\[h = 3,58 \cdot 10^7 m\]
Órbitas semisíncronas
Son órbitas síncronas que tienen la mitad del periododerotación de la Tierra. Así, una órbita completa se completa en medio día. Para ello, los cuerpos deben situarse a una distancia aproximada de 20200 km, lo que los sitúa en la categoría de órbitas terrestres medias.
En estas órbitas, los cuerpos pasan por el mismo punto cada 12 horas, lo que hace que los satélites en estas órbitas sean muy útiles para fines de geolocalización, ya que se puede localizar con precisión un punto concreto recibiendo señales cada 12 horas.
Clasificación altitudinal de las órbitas síncronas
Las órbitas también pueden clasificarse según su altitud respecto a la superficie de la Tierra. Hay tres tipos principales de órbitas sincrónicas cuyos umbrales no son fijos.
Órbitas terrestres bajas
Se encuentran cerca de la superficie terrestre (es decir, entre 160 km y 1000 km) y suelen estar diseñadas para satélites que recopilan información sobre la Tierra. Aunque las órbitas terrestres altas incluyen satélites de vigilancia meteorológica, la mayoría de ellos se encuentran en órbitas terrestres bajas, por lo que pueden recorrer muchas zonas diferentes muy rápidamente.
Las órbitas terrestres bajas también se utilizan para las comunicaciones, ya que son baratas de lanzar en comparación con los satélites de órbitas más altas y requieren transmisores menos potentes. Muchos satélites científicos que recogen información sobre las condiciones de la Tierra se encuentran en este tipo de órbita, y los satélites orbitan a diferentes velocidades angulares, lo que significa que no permanecen sobre el mismo lugar y se puede escanear toda la superficie. Estas órbitas suelen situarse en un plano que incluye el polo norte y el polo sur, para cubrir la mayor parte posible de la Tierra.
Órbitas terrestres medias
Son órbitas como las semisincrónicas que suelen tener una función específica debido a un ajuste especial de la distancia radial para obtener un periodo y una forma determinados. Su distancia oscila entre 2000 km y 35786 km. Existe, por ejemplo, una órbita llamada Molniya, que permite a los satélites observar y vigilar zonas de alta latitud de forma muy eficaz. Se trata, sin embargo, de una órbita elíptica.
Las órbitas terrestres medias se utilizan principalmente para la navegación y las comunicaciones.
Órbitas terrestres altas
Son órbitas que se encuentran muy alejadas de la superficie terrestre (es decir, a 35786 km y más). Sus usos principales van desde la vigilancia meteorológica y las balizas de seguridad y rescate o las telecomunicaciones hasta la recopilación de información sobre el sistema solar y el universo, debido a la ausencia de interferencias. Hay, por ejemplo, importantes telescopios situados en determinados puntos que nos han permitido estudiar a fondo el sol, sus ciclos y sus propiedades.
Órbitas síncronas - Puntos clave
- Las órbitas cerradas que siguen los satélites alrededor de la Tierra suelen estar sincronizadas con la rotación terrestre.
- Las órbitas síncronas se clasifican en función de su periodo de rotación.
- Se dice que los objetos en órbitas síncronas están en órbitas altas, medias o bajas, según su altitud respecto a la superficie de la Tierra.
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