Como saber se um satélite está recebendo luz direta do sol ?

 

Essa é a condição primordial para que um satélite possa ser visto e/ou para que os seus painéis solares forneçam energia elétrica !

 

 

 

Há pelo menos duas formas:

 

1 - Usar o software Orbitron e verificar a COR do rastro terrestre (ground track):

Se o rastro terrestre for amarelo, o satélite esta recebendo luz direta do sol.

Se for cor de rosa, o satélite está eclipsado, ou seja, não recebe luz do sol.

 

2 - Usando qualquer software que mostra a área de visibilidade do satélite, ou footprint visual:

Se pelo menos uma parte (ou o todo também, é claro!) do footprint visual do satélite estiver em cima de uma área da terra onde é dia, ou seja, em cima do footprint visual do sol, então o satélite recebe plena e total luz direta do astro sol !  

Somente se TODO o footprint visual do satélite estiver em cima de uma área da terra onde é noite, portanto fora do footprint visual do sol, o satélite estará no escuro ou eclipsado !

O footprint visual de um satélite é a calota esférica da superfície da terra que o satélite consegue "enxergar", da altura de onde está, e reciprocamente, é a calota esférica da terra de onde o satélite é "visto" acima do horizonte, ou, no limite (no circulo do footprint), tangente ao horizonte.

Visto do satélite, o limite desta calota é sempre um CIRCULO, que corresponde a linha do horizonte da terra vista do satélite. No centro deste circulo está o SSP, que é o Sub Satellite Point, ou ponto na terra debaixo da vertical do satélite. Num mapa de projeção retangular, como no Orbitron, este circulo é deformado, principalmente perto dos pólos, onde a distorção do mapa é máxima.

O limite da calota do footprint visual é o lugar geométrico dos pontos das tangentes com a terra passando pelo satélite.

A figura seguinte mostra um exemplo, onde são desenhadas apenas duas destas tangentes  (as linhas pretas saindo do satélite):

No exemplo acima a terra é vista num plano que contém também o sol e o próprio satélite. A calota do footprint visual é portanto vista de perfil (área verde escuro (parece uma calota de roda de fusca...)). Esta figura também mostra que o satélite está no escuro, e que TODO o footprint também está no escuro, ou numa área da terra onde é noite. A metade da terra onde é dia, corresponde ao footprint visual do sol.

Visto de bem longe e de muito acima do satélite, temos a figura seguinte (e correspondente a figura anterior), feita pelo Orbitron:

Observe que o ground track é rosa no SSP. O satélite portanto está eclipsado, o que é confirmado também pelo fato de todo o footprint estar numa área da terra "de noite". Observe também que o circulo do footprint é deformado pois está projetado sobre um mapa DEFORMADO (projeção retangular) onde os meridianos são paralelos, o que não é a realidade, donde a deformação ! 

 

 

A figura seguinte mostra o caso onde uma parte apenas do footprint está numa área da terra onde é dia, e que nesse caso, o satélite está FORA da sombra da terra, e portanto TOTALMENTE iluminado,  apesar de estar na vertical de uma região da terra que está no escuro, de noite !.

Geometricamente, isso acontece quando o angulo ALFA é positivo. Na primeira figura, ALFA é negativo.

Obs.: Qualquer pessoa situada na parte escura da calota do footprint, pode ver o satélite, se tiver um brilho suficiente, como é o caso da ISS. E qualquer estação de radio situada na calota do footprint "enxerga" o satélite com elevação igual ou maior que zero. Imagine o satélite na órbita e rodando no sentido horário: chegará um momento em que o satélite vai mergulhar na sombra projetada pela terra, e nesse momento, (ALFA será zero, veja caso particular mais abaixo) deixará de ser visível pois não estará mais refletindo a luz do sol,  mas continua "visível" pelas ondas de radio, para quem está no footprint !

E visto de  bem longe e acima do satélite, temos a figura seguinte (correspondente a anterior), onde se observa o SSP numa parte amarela do ground track, o que no Orbitron significa que o satélite está recebendo a luz direta do sol. Observe que apenas uma pequena parte do footprint visual está sobre uma região onde ainda é dia, ou seja , de onde o sol ainda é visto acima do horizonte:

 

CASO PARTICULAR :

Quando o angulo ALFA é zero, então o satélite está na mesma linha limite sombra /claro do cone de sombra da terra (tangente da terra saindo do sol), e está enxergando o sol no horizonte terrestre. O footprint nesse caso é tangente ao terminador (ou terminadouro), que é a linha imaginaria que separa as regiões noite e dia, e corresponde ao limite do footprint visual do sol. Na verdade, esta linha é uma faixa de meio grau de largura, devido ao fato de que o diâmetro aparente do sol é de meio grau. Esta faixa é uma área de penumbra, na qual não é nem dia, nem noite, e de onde um observador somente enxerga parte do sol, no horizonte. Observe na figura acima que a distancia entre dois meridianos é de 30 graus (2 horas na rotação da terra), portanto, meio grau (2 minutos na rotação da terra) corresponde a uma faixa bem estreita, na mesma escala, e por isso mesmo não é mostrada. 

Obs.: o terminador é um circulo com raio igual ao raio da terra, e que separa a terra em duas metades. Mas se desenhado num mapa de projeção retangular, fica deformado apresentando a forma parecida com uma senóide, e cuja amplitude vertical depende da latitude do sol, conforme a data. Nos equinócios, dia e noite com duração igual em qualquer lugar da terra (exceto nos pólos, que no caso estarão na penumbra), e sol com latitude zero, o terminador vira uma onda quadrada !... (num mapa retangular) :

A figura seguinte mostra o caso de um solstício (no caso o solstício de inverno no hemisfério norte, e não por acaso, a data do meu nascimento !), onde a amplitude da "senóide" do terminador é mínima. A latitude do sol é máxima, e corresponde a inclinação do eixo da terra de 23,5 graus. Em latitudes acima de 66,5 graus é sempre noite pois o sol nunca está acima do horizonte ! (a noite dura 24 horas!), e abaixo de -66,5 graus de latitude é sempre dia, pois o sol nunca passa para baixo do horizonte, fazendo o dia durar 24 horas! Somente no equador, a duração do dia e da noite é sempre igual a 12 horas, e em qualquer época do ano !:

 

 

por PY4ZBZ  08-01-2006   rev 28-05-2011