Ανύψωση και Αζιμούθιο

Featured | Οι δορυφόροι στη ζώνη Clarke κινούνται ταυτόχρονα με την περιστροφή της Γης, μένοντας ξάγρυπνοι και αγέρωχοι στην ίδια θέση σε σχέση με τη Γη. Η θέση αυτή υπολογίζεται με βάση το γεωγραφικό του μήκος, ανατολικό (Ε) ή δυτικό (W) και αποτελεί μαζί με το όνομά του, την ταυτότητα του δορυφόρου (π.χ. Hot Bird 13E, Astra 19,2E, Hispasat 30W κ.λπ.)

Σύμφωνα με τον πρόλογό μας, η ρύθμιση ενός κατόπτρου για τη λήψη ενός συγκεκριμένου δορυφόρου από τη Γη, εξαρτάται αποκλειστικά από το γεωγραφικό μήκος και το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, που βρισκόμαστε.
Γεωγραφικό μήκος (Ν): Γεωγραφικό μήκος ενός τόπου, ονομάζεται η γωνία (ανατολικά η δυτικά) που σχηματίζει ένας τόπος, με τον πρώτο μεσημβρινό, ο οποίος έχει οριστεί από το έτος 1884 να είναι το Γκρήνουιτς.
Γεωγραφικό πλάτος (L): Γεωγραφικό πλάτος, ονομάζεται η γωνία (βόρεια ή νότια), που σχηματίζει ένας τόπος, με τον ισημερινό.
Τα πράγματα θα ήταν πολύ απλά, αν μπορούσαμε να εντοπίσουμε το γεωγραφικό Βορά με μία πυξίδα, όμως αυτό δεν συμβαίνει, επειδή οι πυξίδες προσανατολίζονται στο μαγνητικό βορά. Το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο στην επιφάνεια και κυμαίνεται από 23 microteslas στο Sao Paolo, έως 67 microteslas κοντά στο Νότιο μαγνητικό πόλο, στην Ανταρκτική. Η ένταση του μαγνητικού πεδίου σε κάθε τόπο, αναλύεται σε δύο συνιστώσες, μία οριζόντια και μία κάθετη. Η γωνία που σχηματίζει η μαγνητική πυξίδα με το επίπεδο του ορίζοντα, ονομάζεται μαγνητική έγκλιση (inclination), ενώ η γωνία της οριζόντιας συνιστώσας του μαγνητικού πεδίου με το γεωγραφικό Βόρειο Πόλο, ονομάζεται μαγνητική απόκλιση (Declination) και είναι φυσικά, η κύρια αιτία σφάλματος σε υπολογισμούς με πυξίδα.
Έχοντας υπόψη όλα αυτά, θα πρέπει να υπολογιστούν σε κάθε τόπο τα γεωμετρικά στοιχεία του κατόπτρου, που είναι η ανύψωση και το αζιμούθιο. Επειδή σαφώς δεν είμαστε μαθηματικό βιβλίο, παραθέτουμε απλά τους ορισμούς και τις τελικές εξισώσεις των δύο γωνιών, παραλείποντας τη μαθηματική τους απόδειξη.

Ανύψωση (Elevation)
Ανύψωση, ονομάζεται η γωνία, που ορίζεται από τη διεύθυνση στόχευσης του κατόπτρου και το οριζόντιο επίπεδο του τόπου λήψης. Ο υπολογισμός της ανύψωσης, προκύπτει από τη μαθηματική σχέση:
όπου Ε είναι η ανύψωση, G=S-N (S: τροχιακή θέση δορυφόρου σε μοίρες, Ν: γεωγραφικό μήκος του τόπου σε μοίρες) και L το γεωγραφικό πλάτος του τόπου σε μοίρες. Οι μαθηματικές συναρτήσεις arctan, cos, συμβολίζουν το τόξο εφαπτομένης και το συνημίτονο, αντίστοιχα.

Αζιμούθιο (Azimuth)
Αζιμούθιο ονομάζεται η γωνία στρέψης του κατόπτρου, γύρω από τον κάθετο άξονά του. Εξ ορισμού, ο Βοράς έχει αζιμούθιο 0^ο, η Ανατολή 90^ο, η Νότος 180^ο και η Δύση 270^ο. Ο υπολογισμός του αζιμουθίου προκύπτει από τη μαθηματική σχέση:
όπου Α είναι το αζιμούθιο, G=S-N (S: τροχιακή θέση δορυφόρου σε μοίρες, Ν: γεωγραφικό μήκος του τόπου σε μοίρες) και L το γεωγραφικό πλάτος του τόπου σε μοίρες. Οι μαθηματικές συναρτήσεις arctan, tan, sin, συμβολίζουν το τόξο εφαπτομένης, την εφαπτομένη και το ημίτονο, αντίστοιχα.

Μη σας τρομάζουν τα μαθηματικά…
Εάν έχετε ήδη αγχωθεί εξαιτίας των πολύπλοκων μαθηματικών τύπων, να σας ενημερώσουμε έγκαιρα ότι κανείς δεν καλείται πλέον να κάνει αυτούς τους υπολογισμούς μόνος του, αφού υπάρχουν έτοιμοι πίνακες για κάθε τόπο, που υπολογίζουν ανύψωση και αζιμούθιο. Ακόμα και αν ο τόπος που κατοικεί κάποιος δεν περιλαμβάνεται στους πίνακες, μπορεί πάντα να διαλέξει κάποιον παραπλήσιο, αφού σε αυτήν την περίπτωση, οι αποκλίσεις είναι ελάχιστες. Αν για κάποιους ειδικούς λόγους απαιτείται μεγαλύτερη ακρίβεια υπολογισμών, υπάρχουν διαθέσιμα προγράμματα, αλλά και ιστοσελίδες στο διαδίκτυο, που υπολογίζουν με ακρίβεια τις δύο γωνίες, με την προϋπόθεση βέβαια να γνωρίζουμε ακριβώς το γεωγραφικό μήκος και πλάτος του τόπου μας.

Συμπεράσματα
Φυσικά, μέσα από την θεωρία προκύπτουν και οι βασικότεροι κανόνες πρακτικής. Έτσι και εδώ, από τους παραπάνω τύπους καταλήγουμε σε συμπεράσματα που είναι γνωστά σε οποιονδήποτε ασχολείται με εγκαταστάσεις δορυφορικών κατόπτρων, ακόμα και εάν δε γνωρίζει καν τους ορισμούς των εννοιών.

• Aκριβώς επειδή η ανύψωση εξαρτάται από τη γωνία του άξονα σκόπευσης, με το οριζόντιο επίπεδο και το αζιμούθιο είναι η στρέψη γύρω από τον κάθετο άξονα, θα πρέπει η βάση στήριξης του κατόπτρου να είναι απόλυτα αλφαδιασμένη από όλες τις μεριές (ιδιαίτερα, σε εγκατάσταση κινουμένου κατόπτρου).
• Η μέγιστη ανύψωση μιας κεραίας παρατηρείται στο δορυφόρο, που βρίσκεται στο ίδιο γεωγραφικό μήκος με τον τόπο λήψης (αν υπάρχει). Σε αυτήν την περίπτωση, το S=N, άρα το G=0, και κατ’ επέκταση το cos(G)=1. Άρα, στην εξίσωση της ανύψωσης μένει μόνο το L και επομένως η ανύψωση εξαρτάται μόνο από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου λήψης. Στη χώρα μας, η μέγιστη ανύψωση κατόπτρου για λήψη δορυφόρου, παρατηρείται στον Arabsat 26E και είναι περίπου 46^ο για την Αθήνα. Με γεωγραφικό μήκος 23,733E, η Αθήνα παρουσιάζει, φυσικά, μέγιστη ανύψωση σε αυτήν τη θέση, όμως, λόγω του ότι εκεί δεν υπάρχει δορυφόρος (υπάρχει ο Astra 3A, αλλά δεν κατεβαίνει εύκολα), η μέγιστη ανύψωση για λήψη (και όχι της τροχιάς του κατόπτρου) συμβαίνει στο γειτονικότερο δορυφόρο, που είναι ο Arabsat.
• Όσο πλησιέστερα είναι ο τόπος λήψης προς τον Ισημερινό, η ανύψωση αυξάνεται και φθάνει για λήψη στον Ισημερινό και τις 90^ο. Σε τέτοιες ακραίες περιπτώσεις, που φυσικά δεν αφορούν τη χώρα μας, το κάτοπτρο είναι δυνατόν να συγκρατεί το νερό της βροχής και να καθίσταται άχρηστο για λήψη.
•  Όσο βορειότερα (ή νοτιότερα) βρίσκεται ένας τόπος λήψης από τον Ισημερινό, η μέγιστη ανύψωση μικραίνει, πράγμα που καθιστά και πολύ μικρότερο το τόξο λήψης, σε περίπτωση κινούμενου κατόπτρου.
• Όσο η γωνία ανύψωσης μειώνεται, υποδεικνύει και πιο απομακρυσμένο δορυφόρο. Αυτό, δεν έχει να κάνει άμεσα με την ισχύ σήματος που φθάνει σε μια περιοχή, αφού υπάρχουν απομακρυσμένοι δορυφόροι με μεγάλη ισχύ, όμως το σήμα διανύει μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα να επηρεάζεται περισσότερο από τις καιρικές μεταβολές. Σε ανυψώσεις μικρότερες των 10^ο,το σήμα επηρεάζεται πολύ από τη βροχή και το θερμικό θόρυβο της ατμόσφαιρας. Έτσι εξηγείται και η εξαφάνιση του Hispasat σε περίπτωση βροχόπτωσης στη χώρα μας, o οποίος, παρόλο που είναι αρκετά ισχυρός, έχει τη μικρότερη ανύψωση. Υπάρχουν μάλιστα περιπτώσεις, όπου η έλλειψη (ή η έντονη πτώση) σήματος στον Hispasat προαναγγέλλει (λίγα λεπτά πριν), την έναρξη έντονης καταιγίδας, που έρχεται από τα δυτικά.

Έτσι λοιπόν, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις γνώσεις που αποκομίσατε από αυτό το άρθρο, όχι μόνο για να βελτιώσετε την κατανόηση των λήψεών σας, αλλά για να αναλάβετε και το ρόλο του μάντη, που θα ξαφνιάσει τους γύρω του με τις προγνωστικές του ικανότητες!