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Vidéo question :: Reconnaître une orbite géostationnaire Physique • Première secondaire

Au-dessus de quelle latitude ou longitude les satellites géostationnaires orbitent-ils ? [A] Le tropique du cancer [B] Le tropique du Capricorne [C] L’équateur [D] Le méridien principal [E] Une longitude de 60°

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Au-dessus de quelle latitude ou longitude les satellites géostationnaires orbitent-ils ? (A) Le tropique du cancer, (B) le tropique du Capricorne, (C) l’équateur, (D) le méridien principal, (E) une longitude de 60 degrés.

Commençons par dessiner un schéma pour chaque option, montrant la Terre et chaque trajectoire orbitale proposée. Avant d’entrer dans les détails sur l’orbite géostationnaire, nous pouvons affiner nos options en pensant à certaines propriétés de base de n’importe quelle orbite. Rappelons que la gravité est une force d’attraction qui maintient tout système orbital et qu’elle agit le long d’une droite qui relie les centres de masse des objets. Nous pouvons dessiner une figure pour mieux visualiser cela. Imaginez que ceci est la Terre et que ceci est un satellite en orbite autour de la Terre. Pour que le satellite puisse maintenir une orbite circulaire à une vitesse constante, il doit y avoir une force qui tire le satellite vers le centre de l’orbite en tout temps. Cette force est la gravité, et nous savons qu’elle tire le satellite directement vers le centre de masse de la Terre.

Alors, regardons les options de réponse (A) et (B). Ils suggèrent des orbites qui restent au-dessus des latitudes 23,5 degrés nord et 23,5 degrés sud, respectivement. Il est en fait impossible que l’une ou l’autre de ces orbites soit naturellement durable. Rappelez-vous qu’en raison de la gravité, le centre d’orbite du satellite doit correspondre au centre de masse de la Terre. Pour cette raison, pour que l’option (A) soit viable, le centre de masse de la Terre devrait être quelque part ici plus proche du pôle Nord que du pôle Sud. De même, l’option (B) suggère que le centre de masse de la Terre est quelque part ici plus proche du pôle Sud que du pôle Nord. Nous savons que dans les deux cas, c’est faux. En réalité, le centre de masse de la Terre est aligné avec le centre de la planète, qui doit donc également être le centre de la trajectoire orbitale circulaire d’un satellite.

Les choix de réponses (A) et (B) sont incorrects, mais le reste des options concorde avec cette observation. (C), (D) et (E) montrent des orbites qui sont centrées autour du centre de la Terre. Ces trois orbites sont physiquement possibles. Mais sont-elles géostationnaires? Rappelez-vous qu’un satellite géostationnaire reste au-dessus d’un point fixe de la surface de la Terre. Il peut le faire en effectuant une orbite dans le même intervalle de temps nécessaire à la Terre pour effectuer une rotation. Rappelez-vous que l’axe de rotation de la Terre traverse les pôles Nord et Sud et que la Terre tourne d’ouest en est. En regardant l’option (C), tant que le satellite se déplace d’ouest en est, son orbite peut être synchronisée avec la rotation de la planète, de sorte que le satellite semble être stationnaire pour un observateur ici sur Terre.

L’option (C) semble correcte. Mais qu’en est-il de (D) et (E) ? Les deux sont considérées comme des orbites polaires car elles passent directement au-dessus des pôles Nord et Sud. Leur seule différence est que pour (D) le satellite passe également sur le méridien principal, qui marque zéro degré de longitude, et l’orbite indiquée en (E) passe sur la longitude de 60 degrés. Dans les deux cas, un satellite se déplacerait perpendiculairement au sens de rotation de la Terre. Par conséquent, peu importe que les satellites aient une période orbitale de 24 heures, car ils se déplaceraient constamment par rapport à la surface.

Les satellites changeraient toujours de latitude et ne pourraient donc pas être géostationnaires. Nous devrions éliminer (D) et (E). Le choix de réponse (C) est correct, et nous avons donc vu pourquoi les satellites géostationnaires doivent orbiter au-dessus de l’équateur.

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