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国际空间站|不一样的星轨——来自国际空间站的礼物

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源自：Forbes宇宙大爆炸专题 ， 作者：Ethan Siegel
编译：毛明远
校对：牧夫天文校对群
后台：库特莉亚芙卡 李子琦
国际空间站|不一样的星轨——来自国际空间站的礼物
本文图片

封面图片展示了国际空间站某个视角下的星轨：上方纵向如落雨般的蓝色线条是星轨；下方黄橙色延展开的是地球上的灯光 。 这两个轨迹的中轴并不完全一致 。
Credit: DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
地球上 ， 无论在哪里 ， 我们头顶的天空每24小时都会旋转360度 。
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在地面上看到的星轨显然是天空中星星围绕一个轴旋转而形成的图形 。 如果是北半球 ， 明亮的北极星如同星轨的轴心 ， 它仅仅距离真实轴心约1度 。 如果是南半球 ， 并没有像北极星这样距离轴心较近的明亮恒星 。
Credit: (Alan Dyer /VW PICS/Universal Images Group via Getty Images) UNIVERSAL IMAGES GROUP VIA GETTY IMAGES
我们使用广角相机长时间曝光即可拍摄到天空中的星轨 。
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图片展示了阿卡塔马毫米波/亚毫米波阵（ALMA）上空的南半球星轨 ， 通过星轨中恒星轨迹的弧度可以估算出照片曝光的时间（360度对应24小时） 。
Credit：ESO/B. TAFRESHI (TWANIGHT.ORG)
国际空间站视角下能够看到更加奇妙和宏大的景观 。 它每90分钟就围绕地球运行一周！
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图片中 ， 宇航员卡伦·尼伯格（Karen Nyberg）在国际空间站抬头仰望穹顶舷窗外的美妙景象 。 国际空间站已经持续运营20余年 ， 大约花费了1500亿美元 ， 相当于美国政府一年预算的千分之二 。 当然啦 ， 这些花销是逐年产生并分摊至项目成员国 。
Credit：NASA / JOHNSON SPACE CENTER
从2010开始 ， 国际空间站的宇航员可以通过“穹顶”的开阔视角来欣赏外面的景色 。
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德国宇航员亚历山大·格斯特（Alexander Gerst）在国际空间站看到并拍摄的地球极光 。 图像右侧可以看到国际空间站的部分太阳能帆板 。 不同于地面 ， 这里看到的极光是“上帝”视角 。
Credit：(Alexander Gerst / ESA via Getty Images) GETTY
在这里 ， 宇航员可以充分施展自己的摄影技能 ， 并探索各种新颖手法！
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国际空间站上的星轨源自它的自转和围绕地球运行 。 除了星轨 ， 国际空间站上可以看到很多地球大气现象（极光、闪电等）和城市的灯光 。 我们可以明显地看出星轨中的不同颜色：白色、蓝色和黄色 。 顶部绿色是反射回的空间站灯光 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
最棒的摄影作品恐怕是来自最早尝试拍摄的唐·佩蒂特（Don Pettit） 。
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该图片很好地展示了国际空间站的两个主要运动：一是地面灯光的轨迹展示出空间站围绕地球的运动；二是上方的圆形星轨展示出空间站的自转 。 （注：上方星轨的另外一个圆是玻璃反射作用）
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
他叠加了几十张30秒曝光的照 ， 片制作出了惊艳的星轨照片 。
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上图右侧的星轨从上至下延展至地球 ， 这一视角垂直于国际空间站的自转轴 ， 从右往左星轨逐渐显现出越来越明显的弧度 ， 自转轴的轴心就在图片左侧未拍摄到的区域 。 地面的明亮光轨并不多 ， 说明该区域人烟稀少 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
星轨下方是地面的光轨 ， 它源自国际空间站绕地球运行的相对运动 。
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上图地球区域可以看到如同迪斯科光球般的光斑效果 ， 这些蓝色光斑是大气层中的闪电 ， 地球和天空交界处可以看到绿色的气辉 。 从地面的光轨和天空的星轨可以判断出国际空间站和地球的相对运动 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
需要注意的是 ， 国际空间站上拍摄的星轨是围绕空间站自转轴的 ， 它与地球自转轴并不完全一致 。
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国际空间站围绕地球高速运行 ， 大约90分钟运行一周 ， 也就是每90分钟自转一周 ， 因此星轨的速度远高于地球 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
国际空间站上俯视地球 ， 绿色和红色的大气气辉更加显著 。
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地球上明亮的光轨是人类创造的 ， 包括：静止的城市和公路路灯、移动的车灯、甚至是海岸边渔场的灯光 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
黄色光轨来自人类制造的各类灯光 ， 而蓝色光斑来自闪电 。
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正因为长达10-15分钟的曝光 ， 闪电的蓝色光斑会如此密集 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
有时 ， 我们还能看到极光 。
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左侧显著的绿色光辉是极光 ， 而右侧的是大气气辉 。 极光源自太阳带电粒子在地球磁场下运动 ， 使高层大气分子或原子激发（或电离）高能级后跃迁至低能级而产生 。
Credit：NASA/DON PETTIT/EXPEDITION 31
国际空间站的“上帝视角”下 ， 地球和太空相映成趣 。
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这些摄影作品中经常还能够看到国际空间站的部分组建 。
Credit：DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31
专栏打赏
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
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国际空间站
Credit: NASA
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中国未来的空间站想象图
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