Высота орбиты метеорологического спутника определяется, с одной стороны, возможностями аппаратуры и, с другой стороны, необходимым сроком существования спутника, который зависит от величины плотности воздуха. Например, первый советский искусственный спутник Земли, выведенный на эллиптическую орбиту, имевшую перигей — минимальное удаление орбиты от поверхности Земли — на высоте 228 км, просуществовал 92 дня. С ростом высоты орбиты плотность воздуха и, следовательно, аэродинамическое сопротивление быстро уменьшается.
Следует заметить, что увеличение высоты орбиты приводит к увеличению полосы земной поверхности, наблюдаемой метеорологическим спутником. Спутник «Космос-122» дает сведения о распределении облачности, например, в полосе около 1000 км. Если высоту орбиты метеорологического спутника увеличить до 35 730 км, он сможет одновременно обозревать Уз земной поверхности. Таким образом, для непрерывного наблюдения процессов, происходящих в атмосфере, необходимо вывести на эту высоту три спутника. Конечно, в этом случае можно будет выявить только крупномасштабные особенности атмосферных процессов.
Наклонение орбиты определяет максимальную широту полосы земной поверхности по обеим сторонам от экватора, которая будет обозреваться со спутника. Например, если орбита спутника имеет наклонение 65°, то такой спутник будет обозревать полосу земной поверхности, расположенную между 65° северной и 65° южной широты. Наиболее выгодным для метеорологических спутников является наклонение 90°. Такие орбиты принято называть полярными, поскольку они проходят через географические полюса Земли. Метеорологические спутники, движущиеся по полярным орбитам, обозревают всю поверхность Земли.
891. Какая аппаратура устанавливается на метеорологических спутниках Земли? Кроме служебной аппаратуры, в которую входит система ориентации и стабилизации спутника, программное устройство, радио- и телеметрические системы, на метеорологических спутниках устанавливаются телевизионные камеры для передачи изображений облачности на освещенной Солнцем стороне Земли и многоканальные радиометры — приборы, служащие для измерения радиационных потоков тепла. Каждый из каналов производит измерение в некотором участке спектра и, следовательно, имеет определенное назначение. Например, радиометры спутников «Тайрос» имеют пять каналов. Первый канал соответствует области спектральной чувствительности 5,7–6,9 микрон и предназначается для исследования теплового излучения в полосе поглощения водяного пара, что дает возможность определить общее содержание его в атмосфере. Второй канал соответствует спектральной полосе 8—12 микрон, которую принято называть «атмосферным окном». Тепловое излучение в этой полосе очень слабо поглощается газами, составляющими атмосферу. В связи с этим второй канал предназначен для измерения уходящего излучения и, следовательно, для получения данных о распределении облачного покрова на ночной стороне Земли, для определения температуры поверхности Земли на участках, свободных от облачности, а также для получения температуры верхней границы облаков, по которой можно оценить ее высоту. Третий канал работает в полосе 0,2–5,5 микрон и служит для измерения уходящей коротковолновой радиации и отражательной способности системы Земля — атмосфера. Четвертый канал служит для измерения суммарного длинноволнового излучения. Он работает в полосе 7,5—30 микрон. Наконец, канал 0,55—0,75 микрон служит для исследования яркости планеты в видимом участке спектра.
В радиометрах могут использоваться каналы, работающие и в других участках спектра. Перспективным оборудованием метеорологических спутников, по-видимому, являются радиолокационные установки, которые позволят определять положение зон осадков и очагов гроз.
892. Что представляет собой телевизионная информация метеорологических спутников? Система ориентации и стабилизации метеорологических искусственных спутников все время направляет оптическую ось телевизионной камеры по местной вертикали. Следовательно, пролетая над поверхностью Земли, метеорологический спутник с помощью телевизионных камер обозревает определенную полосу, находящуюся под ним. Изображение земной поверхности и покрывающих ее облачных полей в пределах угла зрения телевизионных камер разлагается на строки и записывается на магнитную ленту. Когда спутник находится в пределах радиовидимости наземного приемного пункта, он по определенной команде передает по радиолинии информацию на Землю. Эта информация записывается на магнитную ленту приемной аппаратурой наземного пункта, затем воспроизводится на видеоустройстве и фотографируется. Таким образом, метеорологи получают снимки облачных полей, покрывающих земную поверхность, которые используются в научных исследованиях для анализа и прогноза погоды.