Un satellite suit une orbite polaire lorsqu’il se déplace autour d’une structure, telle qu’une planète ou une étoile, sur une trajectoire qui passe au-dessus des deux pôles de la structure. Un satellite est un corps dans l’espace, artificiel ou naturel, qui orbite autour d’un autre corps. Par exemple, la Lune est un satellite naturel qui orbite autour de la Terre. La lune, cependant, n’est pas un exemple d’orbite polaire car elle ne passe pas au-dessus des pôles nord et sud de la Terre. Plusieurs satellites artificiels, tels que les satellites de cartographie et les satellites de reconnaissance, suivent un tel chemin.
Les corps en orbite polaire autour de la Terre restent à peu près à un angle d’environ quatre-vingt-dix degrés par rapport à l’équateur. Une latitude est un point de localisation en référence à sa distance au nord ou au sud de l’équateur et une longitude est un point de localisation en référence à sa distance par rapport au premier méridien, ou à la ligne médiane qui divise la Terre en hémisphères est et ouest. Imaginez que le globe soit parfaitement centré sur une grille de sorte que l’axe vertical Y s’étende du pôle Nord au pôle Sud sur le premier méridien et que l’axe horizontal X longe l’équateur. Une ligne longitudinale, une ligne parallèle à l’axe Y ou au premier méridien, peut traverser chaque coordonnée Y, mais reste fixée sur une coordonnée X.
On pourrait imaginer qu’une orbite polaire de satellite suivrait une ligne longitudinale exacte d’un pôle à l’autre, croisant chaque point longitudinal sur l’axe Y et restant sur une coordonnée X, ou à une distance fixe du premier méridien. Cependant, comme la Terre tourne constamment, la ligne tracée par un satellite en orbite polaire peut se déplacer directement d’un pôle à l’autre dans l’espace, mais ne suit pas une ligne longitudinale droite sur Terre. Imaginez que vous tracez une ligne d’un pôle à l’autre sur un globe terrestre immobile. Imaginez maintenant faire tourner le globe et essayer de tracer une ligne droite d’un pôle à l’autre. La ligne sortirait en diagonale, croisant de nombreuses longitudes.
Au cours d’une journée, une orbite polaire autour de la Terre traversera toutes les longitudes lors de ses déplacements d’un pôle à l’autre. Cela fait d’une orbite polaire un choix attrayant pour les satellites artificiels qui doivent observer chaque point de la Terre. Les satellites de cartographie utilisés pour créer des images du globe entier sont généralement lancés sur une orbite polaire, tout comme les satellites espions, également appelés satellites de reconnaissance. Certains satellites météorologiques sont également lancés sur cette trajectoire, mais les orbites polaires ne sont pas idéales pour les satellites météorologiques qui cherchent à observer une région particulière en continu.
Parfois, l’orbite d’un satellite est structurée de telle sorte que le satellite se déplace sur la Terre au même rythme que le soleil. C’est ce qu’on appelle une orbite héliosynchrone. Lorsqu’un satellite en orbite héliosynchrone passera au-dessus d’un point donné de la Terre, ce sera la même heure locale, ce qui permettra d’observer l’ensemble du globe à une heure solaire constante. Ceci est souvent combiné avec une orbite polaire, en particulier dans les satellites conçus pour mesurer la température dans l’atmosphère.