Nopeudet

Satelliittit näyttävät liikkuvan taivaalla erilaisilla nopeuksilla. Matalalla kiertävät satelliittit ylittävät havaintopaikan paljon nopeammin kuin korkealla kiertävät satelliittit. Voimme olettaa, että paljain silmin näemme taivaalla satelliitteja, jotka kiertävät Maata keskimäärin 200 - 1000 kilometrin korkeudessa. Harvemmin näemme satelliitteja, jotka sijaitsevat korkeammalla ilmakehässä. Taivaalla näkyvän satelliitin korkeus voidaan määrittää verraten yksinkertaisella menetelmällä. Havaintojen perusteella voidaan mm. tutkia, millainen on loppujen lopuksi paljain silmin näkyvien satelliittien korkeusjakautuma.

Havaintojakson pituus saa olla enintään 90 minuuttia. Havaitsijan tehtävänä on pyrkiä määrittämään tänä aikana mahdollisimman monen satelliitin nopeus ja korkeus horisontissa. Ennen havainnon tekemistä odotetaan, kunnes satelliitti on korkeimmillaan horisontissa. Tämän jälkeen arvoidaan satelliitin nopeus. Tämä tapahtuu käyttämällä apuna tiettyjä yksinkertaisia kulmamittoja. Apuna voidaan käyttää joko kiikaria tai kaukoputkea, jolloin niiden näkökentän halkaisijat tunnetaan tarkasti. Ojentamalla käsi suoraksi eteen, on silloin peukalon leveys noin 2 astetta, nyrkin leveys 8 astetta ja koko kämmenen leveys 18 astetta. Satelliitin nopeus voidaan mitata tarkkailemalla, kuinka nopeasti satelliitti ylittää jonkin tietyn välimatkan taivaalla (esim. kiikarin näkökentän). Apuna käytetään ajanottokelloa tms. ajan määrittämiseksi.

Muistiinpanoihin merkitään satelliitin likimääräinen korkeus havaintohetkellä. Lisäksi muistiinpanoihin merkitään satelliitin kulkema matka taivaalla havainnon aikana ja tähän kulunut aika. Satelliitin kiertokorkeuden määrittämiseksi tutkimme kuvan diagrammia.

Kuvitellaan, että satelliitti nousi horisontissa noin 40 asteen korkeudelle. Nopeudeksi mittasimme 0,7 astetta sekunnissa. Diagrammin vaakarivillä on satelliitin horisonttikorkeus asteina ja pystyrivillä satelliitin nopeus asteina sekunnissa. Käyrät osoittavat satelliitin korkeutta kilometreinä. Koska satelliitti nousi noin 40 asteen korkeudelle, etsimme vaakariviltä aluksi tuon 40 asteen viivan. Satelliitin nopeus oli 0,7 astetta sekunnissa, joten etsimme pystyriviltä 0,7 sekunnin viivan, joka sijaitsee tässä tapauksessa diagrammin 0,6:n ja 0,8:n viivojen välissä. Pysty- ja vaakaviivojen risteyskohtaa lähinnä oleva käyrä, osoittaa satelliitin korkeuden, joka näyttää tässä tapauksessa olevan noin 400 kilometriä. Jos jatkamme matkaa tuossa digrammissa suoraan oikeaan reunaan lähimmän katkoviivan suuntaisesti, saamme satelliitin etäisyyden havaintopaikasta selville. Tässä tapauksessa se olisi ollut noin 600 kilometriä.

Saatu tulos on siis likimääräinen sellainen. Tuloksen tarkkuus riippuu myös havaintotavasta, sillä mitä tarkemmin nopeuden ja korkeuden määrittely havaittaessa tehtiin, sitä luotettavampi on lopputulos. Tehtiin havainto sitten kuinka tarkkaan tahansa, on saatu lopputulos aina likimääräinen, sillä satelliittit kiertävät Maata enemmän tai vähemmän elliptisillä radoilla, tosin useimmat lähes ympyränmuotoisilla sellaisilla. Perigeumissa, eli silloin kun satelliitti on radallaan lähinnä Maata, on sen nopeus normaalia suurempi. Vastaavasti apogeumissa, eli ratansa Maasta kauimpana olevassa kohdassa on satelliitin nopeus vastaavasti normaalia hitaampi.