Come calcolare la quota di un satellite geostazionario

Tramite: O2O 25/02/2018
Difficoltà: media
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Introduzione

L'astronomia riesce ad appassionare un numero elevato di individui composto principalmente dai bambini. La curiosità di quest'ultimi risulta sempre elevata e la materia qui trattata presenta degli elementi nascosti che aumentano il desiderio di conoscerli meglio. Conoscere gli aspetti riguardanti i corpi celesti (quali le stelle, le galassie, i pianeti e le comete) esistenti nell'Universo risulta davvero interessante. Dedicarsi soltanto alle nozioni classiche potrebbe annoiare qualcuno, talvolta è meglio leggere informazioni relative ad argomenti più specifici. Tra quest'ultimi rientra sicuramente quello analizzato nei passaggi successivi. All'interno di questo particolare tutorial vediamo infatti come calcolare la quota di un satellite geostazionario. Precisamente verrà indicato qual è la quota a cui gravita un satellite in orbita geostazionaria. Quest'ultimo compare ad un osservatore situato nella superficie terrestre e si muove alla stessa velocità di rotazione del pianeta Terra (24 ore). Per scoprire degli aspetti veramente curiosi e funzionali, basterà quindi proseguire nella lettura. Essendo la spiegazione abbastanza complicata, risulta opportuno forse consultare i link allegati ed il videoclip. Se proprio non viene compreso l'argomento, il consiglio è quello di seguire un corso sul mondo astronomico.

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Occorrente

  • Foglio
  • Matita
  • Calcolatrice scientifica
  • Dati per applicare la formula
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Conoscere le caratteristiche

Innanzitutto un satellite geostazionario percorre un'orbita quasi circolare intorno al pianeta Terra, essendo collocato sul piano dell'equatore. Questo vuol dire che un qualsiasi satellite geostazionario ha il medesimo periodi di rotazione della Terrà, eseguendo un'orbita completa in 24 ore di tempo. Di conseguenza, un certo osservatore solidale con la Terra che osserverà il cielo lo vedrebbe del tutto immobile. La principale caratteristica del satellite geostazionario risulta però quella di viaggiare ad una velocità angolare identica del pianeta Terra. La presente condizione ben specifica potrà verificarsi esclusivamente qualora il satellite geostazionario avesse un'altezza ben stabilita rispetto alla superficie terrestre.

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Stabilire la distanza tra satellite e centro della Terra

Affinché sia possibile calcolare la quota di un satellite geostazionario, è necessario procurarsi un foglio di carta bianco ed una matita. Bisogna immaginare una raffigurazione che riporta un satellite geostazionario posizionato ad una specifica distanza (R) dal centro del pianeta Terra. Al tutorial in questione interessa ovviamente trovare la distanza del satellite geostazionario dalla superficie terrestre. A questo punto occorre fare la seguente considerazione. Al diminuire della presente distanza, si incrementa la forza di attrazione che viene esercitata dalla Terra. Dovrà pertanto essere maggiore la velocità del pianeta, in modo che il satellite geostazionario rimanga in orbita. Affinché tutto possa funzionare correttamente, la distanza della Terra dovrà risultare piuttosto enorme da collocare il satellite geostazionario nell'atmosfera terrestre rarefatta o quasi. In caso opposto il satellite geostazionario perderebbe velocità per colpa dell'attrito con l'aria e collasserebbe verso il pianeta Terra, mettendo fine a qualunque tipologia di esperimento. Risulta inoltre possibile calcolare l'altezza media del satellite geostazionario attraverso qualche calcolo matematico.

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Applicare la formula specifica

Adesso non rimane che applicare la determinata formula, procurandosi il valore dei parametri necessari. Innanzitutto è necessario conoscere il periodo T, che risulta pari a 24 ore (tempo di rotazione della Terra). Qualora esso venga espresso in secondo, il risultato ottenuto sarebbe "8,64 * 10^4 sec". Proseguire il calcolo risolvendo l'equazione rispetto alla distanza fra il centro della Terra ed il satellite geostazionario (R). L'esponente 1/3 corrisponde ad una radice cubica. La costante di gravitazione universale indicata con G risulta uguale a "6,67 * 10^24 Kg". Cambiando i valori, è possibile calcolare R tramite una calcolatrice scientifica. Il valore ottenuto risulterà pari a "42000 km", indicante appunto la distanza del satellite geostazionario dal centro del pianeta Terra. Per stabilire la lontananza dalla superficie terrestre, sottrarre alla distanza R il raggio terrestre. Quello che si avrà risulta dunque "42000 km - 6000 km = 36000 km". Ecco dunque spiegato come calcolare la quota di un satellite geostazionario. Non resta che approfondire l'argomento leggendo attentamente ciascun link allegato. Altrettanto funzionale per entrare nel dettaglio della spiegazione qui riportata è il video allegato. Si consiglia inoltre di guardare il filmato pubblicato su Internet che rileva il satellite geostazionario Iridium 91, disponibile all'indirizzo web "https://www.youtube.com/watch?v=HK_kdWD-DPo".

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Guarda il video

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Non limitarsi ai concetti basilari dell'astronomia ed approfondire ogni tanto qualche argomento specifico come il satellite geostazionario.
  • Per ottenere un riassunto sulla formula da applicare, collegarsi ai link esterni allegati.
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

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