La precesión nodal es la precesión del plano orbital de un satélite alrededor del eje de rotación de un cuerpo astronómico como la Tierra . Esta precesión se debe a la naturaleza no esférica de un cuerpo giratorio, lo que crea un campo gravitacional no uniforme . La siguiente discusión se relaciona con la órbita terrestre baja de los satélites artificiales, que no tienen un efecto mensurable en el movimiento de la Tierra. La precesión nodal de los satélites naturales más masivos, como la Luna, es más compleja.
Alrededor de un cuerpo esférico, un plano orbital permanecería fijo en el espacio alrededor del cuerpo primario gravitacional . Sin embargo, la mayoría de los cuerpos rotan, lo que provoca un abultamiento ecuatorial . Este abultamiento crea un efecto gravitacional que hace que las órbitas precesen alrededor del eje de rotación del cuerpo primario.
La dirección de la precesión es opuesta a la dirección de la revolución. Para una órbita típica prograda alrededor de la Tierra (es decir, en la dirección de la rotación del cuerpo primario), la longitud del nodo ascendente disminuye, es decir, el nodo precesa hacia el oeste. Si la órbita es retrógrada , esto aumenta la longitud del nodo ascendente , es decir, el nodo precesa hacia el este. Esta precesión nodal permite que las órbitas heliosincrónicas mantengan un ángulo casi constante con respecto al Sol .
Un cuerpo no giratorio de escala planetaria o mayor sería atraído por la gravedad hasta adoptar una forma esférica. Sin embargo, prácticamente todos los cuerpos giran. La fuerza centrífuga deforma el cuerpo de modo que presenta una protuberancia ecuatorial . Debido a la protuberancia del cuerpo central, la fuerza gravitacional sobre un satélite no se dirige hacia el centro del cuerpo central, sino que se desplaza hacia su ecuador. Cualquiera sea el hemisferio del cuerpo central sobre el que se encuentre el satélite, es atraído preferentemente hacia el ecuador del cuerpo central. Esto crea un par en el satélite. Este par no reduce la inclinación; más bien, provoca una precesión giroscópica inducida por el par , que hace que los nodos orbitales se desplacen con el tiempo.
La velocidad de precesión depende de la inclinación del plano orbital respecto del plano ecuatorial, así como de la excentricidad orbital.
Para un satélite en una órbita prograda alrededor de la Tierra, la precesión es hacia el oeste (regresión nodal), es decir, el nodo y el satélite se mueven en direcciones opuestas. [1] Una buena aproximación de la tasa de precesión es
dónde
La progresión nodal de las órbitas bajas de la Tierra es típicamente de unos pocos grados por día hacia el oeste (negativa). Para un satélite en una órbita circular ( e = 0) de 800 km de altitud con una inclinación de 56° respecto de la Tierra:
El período orbital es6 052 .4 s , por lo que la velocidad angular es0,001 038 rad/s . La precesión es por tanto
Esto equivale a -3,683° por día, por lo que el plano orbital dará una vuelta completa (en el espacio inercial) en 98 días.
El movimiento aparente del sol es de aproximadamente +1° por día (360° por año / 365,2422 días por año tropical ≈ 0,9856473° por día), por lo que el movimiento aparente del sol en relación con el plano de la órbita es de aproximadamente 2,8° por día, lo que resulta en un ciclo completo en aproximadamente 127 días. Para órbitas retrógradas, ω es negativo, por lo que la precesión se vuelve positiva. (Alternativamente, ω puede considerarse positivo pero la inclinación es mayor que 90°, por lo que el coseno de la inclinación es negativo). En este caso, es posible hacer que la precesión coincida aproximadamente con el movimiento aparente del sol, lo que resulta en una órbita heliosincrónica .
En esta ecuación se utiliza el coeficiente adimensional del modelo geopotencial o modelo del campo gravitacional del cuerpo.
