Un satellite géostationnaire reste au-dessus d'un point fixe du sol terrestre. Il est donc immobile dans le référentiel terrestre. En revanche, il tourne autour de la Terre dans un référentiel géocentrique et, en suivant la Terre, il se déplace aussi autour du Soleil (référentiel héliocentrique).
Géocentrique signifie « centré sur la Terre ». On prend les axes pointant vers des étoiles « suffisamment immobiles » du point de vue de la Terre, c'est-à-dire des étoiles dont le mouvement est imperceptible depuis la Terre et ne donnant lieu à aucun parallaxe observable.
La vitesse du satellite n'est pas nulle car il suit la rotation de la Terre. De plus, si le satellite était dirigé vers la Terre, il s'écraserait sur cette dernière. Le satellite tourne autour de la Terre à la même vitesse que celle-ci tourne sur elle-même.
La vitesse est la distance divisée par le temps. Un satellite de hauteur h fait un cercle de rayon RT + h car il tourne autour du centre de la Terre et non de sa surface. De plus, comme il suit un point fixe du sol, il possède la même période de rotation que la Terre : 86 400 secondes (24 h).
Ce référentiel a pour objectif de simplifier les calculs en ayant un axe suivant la force que la Terre exerce sur le satellite : celui qui part du centre du satellite vers le centre de la Terre. Et en ayant un axe suivant la vitesse du satellite.
Le vecteur n du repère de Frenet est celui dirigé du centre du satellite au centre de la Terre. Il représente la force Terre-satellite. La force est positive et dirigée sur ce vecteur. De plus, la distance au centre de la Terre est toujours RT + h et non h seul.
Sans faire le calcul, on sait que la masse du satellite n'entre pas en compte car se simplifie dans →F = ms→a , la seconde loi de Newton. De plus, la distance à prendre en compte est RT + h car h n'est que la hauteur à partir du sol et que le satellite tourne autour du centre de la Terre.
La loi exprimée par Kepler donne bien que T2 / r3 est constant et ne fait pas intervenir m. On remarquera que les deux autres propositions sont équivalentes.
Ce satellite fixe un point du sol. Il est donc dans un plan orthogonal à l'axe de rotation. S'il n'était pas dans cette configuration, le satellite ne suivrait pas la rotation de la Terre. Et si le plan de cette orbite n'est pas celui de l'équateur, la direction du vecteur accélération est incompatible avec celui de la force de gravité.
Etant donné qu'un satellite géostationnaire suit un point de la Terre, il a donc une période de rotation fixée de 24h. Ainsi, selon la 3e loi de Kepler fixant le rapport T2 / r3, on a r fixé avec r = (RT + h).
10
Félicitations pour le score parfait !Encore un petit effort !
Retente ta chance, tu peux faire mieux.
Pour suivre tes progrès, crée ton compte Lumni, c’est gratuit !
Je crée mon compteJoue à ce quiz et gagne facilement jusqu'à 80 Lumniz en te connectant !
Il n’y a pas de Lumniz à gagner car tu as déjà vu ce contenu. Ne t’inquiète pas, il y a plein d’autres vidéos, jeux, quiz ou articles intéressants à explorer et toujours plus de Lumniz à remporter.
Le mouvement des planètes et satellites
Les satellites sont devenus des outils d'une importance capitale pour la majorité de la technologie terrestre (télécommunications, prévisions météorologiques, surveillance militaire...). Il est donc indispensable d'être capable de prédire et manipuler les mouvements de ces corps dans l'espace proche de la Terre. Ces études permettent d'assurer leur bon fonctionnement et d'étudier d'autres phénomènes comme les trajectoires des planètes du système solaire, voire au-delà de celui-ci.