Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
У космонавтов нет Новогодней Полночи

     Нет, они как обычно 15 раз в сутки пролетают над ночной Землёй и видят огни городов (если они там есть, конечно). Но на самой орбите в иллюминаторы МКС круглосуточно светит Солнце. (Правда, по регламенту космонавтов на время своего сна на станции они закрыты  шторками.)  Просто по воле случая, но, конечно, строго в соответствии с формулами "небесной механики", правда, иногда (и, к слову, в других случаях) нарушаемыми труднообъяснимыми (надеюсь, пока)  профессорами (камушек в огород В.М.) отклонениями, - "ночная" часть орбиты МКС в эти праздничные дни оказалась в зоне южного полярного дня, который продлится ещё дня три.  (Уфф!.. Более приличный  Word  давно бы остановил меня за очень длинное и до неприличия сложное предложение).
    Вот  в этом смысле  у космонавтов сейчас нет полуночи.
    Итак, 15 раз МКС оказывается "в нужном месте", т.е. в самой южной полуночной зоне своей орбиты. В течение суток она смещается в основном над безлюдными океанами и лишь в малой части проходит  над Новой Зеландией, Австралией, Южными Африкой и Америкой.   
 
     Но, если космонавты захотят, нарушая свой режим, увидеть все 15 (из более 24-х вообще) праздничных фейерверков, им придётся оказаться здесь ещё и "в нужное время", т.е. не раньше местной полуночи, когда они начинаются. Позже - можно: салюты не умолкают долго.  И это условие резко сокращает такую возможность. Просмотрев все пролёты МКС этого дня ( 31/12/14 ) в пределах этой карты (урезанной за счёт Тихого океана),  я нашёл только один момент около 15:13 мск, (кстати, на первом же витке МКС)  встречающих уже 13 минут Новый, 2015-й год,  аборигенов Новой Зеландии (врезка в правом нижнм углу карты).  
     Говорят, космонавты отмечают праздники по времени своего космодрома или столицы. И эта карта показывает время московского Нового Года. Станция пролетает над Бермудским треугольником спустя 5 минут после столицы США, которой ещё  7 часов ждать Нового Года.
     Ну, а я посетителей нашего сайта поздравляю с уже наступившим праздником!

Уважаемый Всеволод Иванович!

Вы много лет предсказываете пролеты МКС над Ульяновском, орбиту спутника знаете не хуже, чем дорогу к себе домой. Очевидно, Вам кажется, что Ваши объяснения всем должны быть понятны. Уверена, что не всем, и я одна из них. Чтобы Вас понимали и посторонние читатели, и пользователи нашего сайта, Ваши действительно очень интересные и необходимые статьи должны давать более полное и логичное объяснение описываемых явлений, а тексты должны быть хорошо отредактированы. Я действительно не понимаю, почему на МКС не бывает сплошных ночей во время зимних солнцестояний. Заранее благодарна за объяснение.

     Уважаемая Рахиль Менашевна!
     Видимо, я опять не точно или не полно ответил на Ваш вопрос "почему на МКС не бывает сплошных ночей во время зимних солнцестояний". Я рассматривал случай, когда с полночью совпадала самая южная часть орбиты. В это время её северная часть располагалась над дневным полушарием. Вот тогда-то вся орбита может  освещаться более суток. Но а если в дни  зимнего солнцестояния северная часть орбиты оказывается над нами ночью, то и МКС, пролетающая над нами в это время, естественно попадает на какое-то время в тень Земли. Но эта ночь на станции всё равно не может быть "сплошной". Ведь орбита всегда больше диаметра Земли и, значит,  не может вся разместиться в её тени, как бы ни располагалась.

     На этих фрагментах карт показаны  возможные положения орбиты МКС с максимальной продолжительностью пребывания в тени. Она зависит и от того, какая часть орбиты ею закрыта. Для дней равноденствий, например, которые изменяются быстро, "ночь" на станции максимальна  при положении восходящего (или нисходящего) узла в центре тени, что бывает не всегда.  В остальные дни года "ночи" всегда короче, вплоть до нескольких минут или даже нуля, что мы уже рассматривали.
     Итак, полный ответ:  ночи на МКС  во время  зимних солнцестояний обычно бывают, но не сплошные.

    Уважаемая Рахиль Менашевна!
     К сожалению, я полностью с Вами согласен. Действительно, что-то для меня кажется очевидным: ведь это же мы проходили в школе. Трудно привыкнуть, что сейчас многое из этого уже не проходят. Кто-то что-то подзабыл. Для кого-то это - "не его тема".  Оправдываюсь:  раз читает мою заметку, значит, вероятно, - "в теме". А если нет, но интересно, то - поднапрягись, покопайся... - стимулирую к поиску знаний. И по поводу необходимости "хорошо отредактировать текст"  Вы тоже правы. Иногда читаю написанное на 2-й день и сразу чувствую свои ляпсусы, в том числе и "непонятности"...  Причины?  Пишу медленно не только из-за необходимости часто перебрать много материала, что-то расчитать, уточнить, переделать некоторые программы для получения новых данных, графики и т.п. Но и просто пишу с трудом. "Сочиннение" - самый трудный предмет для меня со школьных лет. Результат: опаздываю к сроку, не успеваю провести это самое "редактирование текста".  Грешу тем, что иногда уточняю уже выложенную на сайт заметку.
     Но вернёмся к Вашему вопросу об отсутствии иногда ночей на орбите МКС. Сразу уточняю, что не "сплошных", как Вы пишете (такой орбиты я не представляю), а обычных "орбитальных", не более, чем на полвитка полёта станции. Во вторых, это возможно  около любого, не только зимнего, солнцестояния (+/-  до месяца для МКС - в зависимости от высоты орбиты в приполярной зоне  и склонения Солнца).  О "полярном дне на орбите" (не знаю, есть ли для этого явления специальный термин)  я упоминаю в своих заметках уже не первый год, объясняя его и на словах, и на карте,  и считая уже неудобным повторять одно и то же. Вот примерный перечень таких упоминаний.  
     Заметки:   2014 года с апреля по август (5 раз), 31 декабря  и  02/01/15.
     Карты:  06/06/13;  в 2014 г. :  04/01, 05/06, 08/08, 31/12  и  02/01/15.
     Как пример - комментарий  Полины к ночным пролётам  3-4 августа 2014 г.:
    "Наблюдение пролёта Международной космической станции МКС над Ульяновской областью:
        3 августа     - 23 час. 12 мин.
        4 августа     - 00 час.  49 мин.,
                            -  02 час.  25 мин.,
                            -  04 час.  01 мин.",   -
     и - никаких вопросов и сомнений.
     (Впрочем, по факту видимости  в Ульяновске  4-х пролётов в течение всей ночи  трудно сделать умозаключение, что больше нигде на всей ночной половине земного шара  станция не входит в тень. Но обычно прилагаемая в таких случаях карта мира не оставляет в этом сомнений.)
     Признаться, мне уже трудно найти ещё какие-то доказательства того, что любой спутник несколько  дней в году оказывается полностью освещённым на своей орбите.  Могу привести ещё пару поясняющих иллюстраций в виде привычных мне чертежей, графиков или карт (хотя рискую вновь услышать: "Это мы не проходили").
 
     На этой карте показано положение орбиты МКС  вблизи дней летнего солнцестояния  и  расположенной своей северной частью в середине ночного полушария Земли.  Ещё несколько дней назад она была расположена восточнее (по карте - правее),  и часть её заходила  в ближний  участок границы тени примерно в районе Каспия. (Это сейчас он проектируется сюда. Но в течение суток тень с орбитой смещаются на запад (или Земля под орбитой вращается на восток - как  вам больше нравится). И где происходит этот вход - не важно.  Вот  тогда-то космонавты 15 раз за сутки и погружаются в короткую, но такую привычную (как оказалось, и в сознании многих наших читателей) орбитальную ночь.  Но сейчас на этой карте МКС пролетает здесь над тенью, рядом с её границей, и целыми сутками греется на солнышке.
     А спустя ещё несколко дней, эта "лафа" уже кончается. Орбита, сначала на нескольких витках скользя по северо-восточной границе тени, постепенно углубляется в неё, и снова всё становится, "как учили":  15  ночей в сутки,  удлиняющихся до полувитка каждая к очередному равноденствию и исчезающих 1 или 2 раза  на сутки и более вблизи следующего солнцестояния.  

    Рассмотренный пример относится  к  летнему солнцестоянию. Не думаю, что нужны доказательства точно такой же картины и для "зимнего" (- у нас,  "летнего" - в южном полушарии) солнцестояния. Кстати, две Новогодние заметки, из-за которых разгорелся этот "сыр-бор", относятся именно к последнему.
 
     Вот ещё один "чертёж", иллюстрирующий момент расположения орбиты, нигде не касающейся тени.
 

     Не знаю, смог ли я прояснить Ваше,  Рахиль Менашевна, непонимание. Стараясь "давать более полное и логичное объяснение описываемых явлений",  возможно я опять вязну в собственном изложении,  не имея "обратной связи" и не чувствуя, понимается ли оно невидимым собеседником. Но иногда я сознательно оставляю без подробного объяснения возникающие по ходу другие моменты, либо как не относящиеся прямо к первоначальному вопросу, либо - для их самостоятельного доосмысливания читателем, либо чаще - просто для  сокращения  объёма   заметки  излишне  болтливого  автора.

     И в заключение - фрагмент интернетовской карты одного из недавних пролётов МКС, которым я хочу закрыть наш разговор на тему "орбита без ночи". На ней - штриховой участок орбиты, где станция находится в тени и которого несколько дней назад не было совсем, а сегодня  станция, как обычно,  по 15 раз за сутки пролетает его уже во мраке ночи.

     Уважаемая Рахиль Менашевна!  Вообще, я благодарен Вам  за  замечания к моим сообщениям. Повторюсь, их  всегда мне не хватает  и часто - именно  Ваших.
 

Уважаемый Всеволод Иванович! Спасибо за подробные ответы на мой вопрос. После первого Вашего ответа я просто не успела поблагодарить.

  Ваше желание и способность разобраться до самой глубины в заинтересовавших Вас вопросах, изучить их до мельчайших тонкостей, годами работать « в стол», так как с Вас этих трудов никто не требовал и за них не вознаграждал, а неустанно трудиться только потому, что Вас это ИНТЕРЕСУЕТ – очень редкие и замечательные Ваши личные качества, достойные искреннего уважения. Этому в школе не учат. Ваша работа, Ваши многолетние наблюдения погоды, особенно Ваши предвычисления пролетов МКС над Ульяновском, оказались очень востребованы на сайте Лаборатории космических исследований, их даже перепечатывают другие сайты. Но вы, пожалуйста, не расстраивайтесь и не осуждайте тех, кто в большей степени интересуется другими проблемами Космоса и не может или не хочет вникнуть в Ваши довольно сложные материалы. Они все равно многим нужны и полезны. Желаю дальнейших успехов!

Уважаемый ВИО540! Необычная информация в Вашей статье вызвала вопросы.  

в иллюминаторы МКС круглосуточно светит Солнце

Но ведь МКС регулярно заходит в тень Земли: Вы же за этим очень внимательно следите. Я не поверила своим знаниям, зашла в Википедию:

МКС совершает один оборот вокруг Земли за 90 минут и примерно половину этого времени она проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают.

Я набрала в поисковой системе Google Вашу цитату "в иллюминаторы МКС круглосуточно светит Солнце" и первой стояла ссылка на сайт Лаборатория космических исследований. А следущим был сайт Наука/Космос/Космонавтика, который полностью скопировал Вашу статью с пояснением и ссылкой: Обнаружено 23 часа назад на Лаборатория космических исследований

Сайт Лаборатория космических исследований продолжает набирать число просмотров, на данный момент сайт превысил все прежние рекорды по посещаемости. Поэтому всем авторам публикаций на сайте надо понимать ответственность за достоверность информации.

     Уважаемая Полина пишет: "... ВИ0540! Вас тиражируют."   Ой!  А это не больно?!!    Я понял сомнения некоторых в том, что МКС может "круглосуточно освещаться солнцем". Причём добавлю, что это не короткие "орбитальные сутки", коих 15   в каждом дне,  а  наши,  полноценные, земные, 24-часовые сутки.
     Как, спросите, тогда относиться к утверждению Википедии, что МКС "... примерно половину ... времени ... проводит в тени Земли" ?   А так же, как к "средней температуре по больнице".  Эта "половина" - средняя величина за год.  И не зря мудрая Википедия пишет "примерно".  Я бы сказал точнее: "немного меньше половины", если учесть  и эти "полярные дни" на орбите вблизи дней солнцестояний (а ведь "полярных ночей" на орбите не бывает), и увеличение светлого времени за счёт рефракции лучей Солнца при орбитальных заходах и восходах (даже при максимальной продолжительности пребывания МКС в тени вблизи дней равноденствий).
     Почему заметка  "У космонавтов нет Новогодней Полночи"  привлекла внимание  - виноват, видимо, заголовок, а почему вызывает сомнения?  ...   Ленинградские белые ночимурманский полярный день - не вызывают.  Их объяснения - элементарны, на уровне знаний средней школы по географии и астрономии, которые кто-то счёл  ненужными: ведь их обладателю они не приносят прибыли.  Но для "обывателя" отсутствие ночи сейчас оказалось удивительным. Для тех, кто связан с космосом,  это обыденно, об этом никто не спрашивает,  но никто и не скрывает.
     Вот вырезки из странички Интернета, (из которй я обычно беру данные для своей программы расчёта орбиты МКС)  с положением МКС на орбите утром 3 января и примечанием, что часть орбиты со спутником  в тени обозначена  пунктиром. Но его здесь НЕТ !  Чёрная зона тени нанесена упрощенно по линии восхода-захода Солнца на Земле, а не на высоте орбиты МКС, где Солнце здесь светит!  Всё изображено!  Просто надо не только смотреть, но и видеть, что мы иногда путаем.
 
     Привожу и вырезку из своей карты с участком орбиты и МКС для этого же момента времени. (Прошу извинить за неудобство сравнения из-за разных масштабов карт.)
 
     Здесь кроме линии восхода Солнца есть линии и начала сумерек,  когда станция уже видна в небе, и - тени. Как видим, МКС ещё не входит в неё.  Хотя уже и не Новогодняя ночь, но у космонавтов ночи нет и сегодня.
     Позволю себе показать ещё одну картинку, которую я выставлял на нашем сайте,  когда орбита МКС  заняла подобное положение, но уже в дни летнего солнцестояния  в нашем полушарии.  И в тексте тоже говорилось, что несколько дней подряд на орбите не заходит Солнце. Но ни вопросов, ни сомнений не было.  Видимо, просто никто ничего не понял, не увидел необычного.  Или потому, что заметка тогда не попала на Центральные сайты, а перед нашими пользователями ответственности меньше...
 
     Обычно я пишу заметки о видимости пролётов МКС с европейской территории России. Сейчас она здесь не видна. Но я воспользовался таким удачным положением её орбиты в Новогоднюю ночь.  Вот и написал...

Спасибо за ликбез. Признаю свои невключение в суть проблемы и невнимательность. Объяснение понятное и, главное, доходчивое.