关于Terra和Aqua的轨道问题整理

关于Terra和Aqua的轨道问题

Terra/Aqua与MODIS的关系
太阳同步轨道
Terra/Aqua轨道
容易理解错误的地方

Terra/Aqua与MODIS的关系

EOS卫星系列包含Terra、Aqua、Landsat 7等多个卫星，其中Terra、Aqua上搭载了MODIS传感器，获取到的数据也称为MODIS数据。

太阳同步轨道

轨道平面绕地球自转轴旋转，方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360度/年)，即轨道面每天共旋转小于1度。
不同太阳同步卫星旋转角速度不同。如Terra卫星转一圈（从赤道出发向南走转一圈再由北回到赤道），地球自转过了约1.6个时区（即24°）（也即用时1.6h），因此Terra覆盖全球约24小时。
*注意上述两点提到的主语，一个是轨道平面，一个是卫星，二者旋转方向需要区分开。

Terra/Aqua轨道

Terra和Aqua轨道705 km, Terra10:30am(地方时)降交点， Aqua1:30pm(地方时)升交点, 太阳同步卫星。成像方式是左右摆扫成像。可见光，短波红外和近红外测量仅在白天进行，而热红外区域（波段20-25、27-36）的辐射是连续测量的。

太阳同步轨道示意图：（来自链接）

受地球自转的影响，其轨道接近极轨，略有偏斜。

下图展示了太阳同步卫星的3个连续轨道，其赤道穿越时间为1:30 pm（地方时）。卫星的最新轨道用深红色线表示，较旧的轨道则用浅红色表示。（来自：链接）

同时，上图为地球自转下的视角，卫星轨道面在一天内变化很小，但地球在自转，造成探测到的轨迹在偏移的结果。
另一链接中的视频将显示动态效果（轨道面不变-地球自转）。
*注：其实轨道面也是在缓慢移动的，一天共旋转约360/365度。

其他的轨道科普视频：链接.

Terra2021年1月28日的轨道情况如下图：

上图时间为UTC，地面观测时间要通过当地准确经度来转换为UTC，而不能简单通过时区（因为一个时区有15个经度的跨度）。
Terra星约1.6h绕地球一圈、约1.6个时区，绕回同一个起点约24小时。上午降轨，由北向南飞，约10:30am（地方时）到达赤道。
Aqua星与Terra运行速度相同。下午升轨，由南向北飞，约1:30pm（地方时）到达赤道。
两个星均是一天过后轨道偏移约360/365度，以保证与太阳同步。

由于卫星影像幅宽较大，并非严格拼接，到第二圈的时候（相邻一圈）可能还会覆盖到同一地点，出现二次访问的情况，如Terra在2021年6月22日对于北京的过境时间：

上图通过http://www.heavens-above.com/查询得到。图中的过境时间指当地太阳时（UTC+8）。

容易理解错误的地方

不同太阳同步卫星的时间分辨率不同，并且太阳同步卫星的时间分辨率并非1天，太阳同步的意思是卫星在轨道面转动的角速度与地球公转角速度相同，使得每次过境同一地点时，太阳和卫星的相对位置不变，也即卫星会在同样的地方时过境同一位置（重访时间不一定第二天）。
不同时间分辨率是由轨道高度确定的（开普勒定律/万有引力定律）。

个人理解总结，如有错误望指正。

其他可以参考学习的链接：
https://nanzt.info/1881.html
https://blog.csdn.net/liuguobo/article/details/47662267?utm_source=app