不一樣的星軌——來自國際空間站的禮物

2021-01-17 解仁江

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源自:Forbes宇宙大爆炸專題,作者:Ethan Siegel

編譯:毛明遠

校對:牧夫天文校對群

後臺:庫特莉亞芙卡 李子琦

封面圖片展示了國際空間站某個視角下的星軌:上方縱向如落雨般的藍色線條是星軌;下方黃橙色延展開的是地球上的燈光。這兩個軌跡的中軸並不完全一致。

Credit: DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

地球上,無論在哪裡,我們頭頂的天空每24小時都會旋轉360度。

在地面上看到的星軌顯然是天空中星星圍繞一個軸旋轉而形成的圖形。如果是北半球,明亮的北極星如同星軌的軸心,它僅僅距離真實軸心約1度。如果是南半球,並沒有像北極星這樣距離軸心較近的明亮恆星。

Credit: (Alan Dyer /VW PICS/Universal Images Group via Getty Images) UNIVERSAL IMAGES GROUP VIA GETTY IMAGES

我們使用廣角相機長時間曝光即可拍攝到天空中的星軌。

圖片展示了阿卡塔馬毫米波/亞毫米波陣(ALMA)上空的南半球星軌,通過星軌中恆星軌跡的弧度可以估算出照片曝光的時間(360度對應24小時)。

Credit:ESO/B. TAFRESHI (TWANIGHT.ORG)

國際空間站視角下能夠看到更加奇妙和宏大的景觀。它每90分鐘就圍繞地球運行一周!

圖片中,太空人卡倫·尼伯格(Karen Nyberg)在國際空間站抬頭仰望穹頂舷窗外的美妙景象。國際空間站已經持續運營20餘年,大約花費了1500億美元,相當於美國政府一年預算的千分之二。當然啦,這些花銷是逐年產生並分攤至項目成員國。

Credit:NASA / JOHNSON SPACE CENTER

從2010開始,國際空間站的太空人可以通過「穹頂」的開闊視角來欣賞外面的景色。

德國太空人亞歷山大·格斯特(Alexander Gerst)在國際空間站看到並拍攝的地球極光。圖像右側可以看到國際空間站的部分太陽能帆板。不同於地面,這裡看到的極光是「上帝」視角。

Credit:(Alexander Gerst / ESA via Getty Images) GETTY

在這裡,太空人可以充分施展自己的攝影技能,並探索各種新穎手法!

國際空間站上的星軌源自它的自轉和圍繞地球運行。除了星軌,國際空間站上可以看到很多地球大氣現象(極光、閃電等)和城市的燈光。我們可以明顯地看出星軌中的不同顏色:白色、藍色和黃色。頂部綠色是反射回的空間站燈光。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

最棒的攝影作品恐怕是來自最早嘗試拍攝的唐·佩蒂特(Don Pettit)。

該圖片很好地展示了國際空間站的兩個主要運動:一是地面燈光的軌跡展示出空間站圍繞地球的運動;二是上方的圓形星軌展示出空間站的自轉。(註:上方星軌的另外一個圓是玻璃反射作用)

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

他疊加了幾十張30秒曝光的照,片製作出了驚豔的星軌照片。

上圖右側的星軌從上至下延展至地球,這一視角垂直於國際空間站的自轉軸,從右往左星軌逐漸顯現出越來越明顯的弧度,自轉軸的軸心就在圖片左側未拍攝到的區域。地面的明亮光軌並不多,說明該區域人煙稀少。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

星軌下方是地面的光軌,它源自國際空間站繞地球運行的相對運動。

上圖地球區域可以看到如同迪斯科光球般的光斑效果,這些藍色光斑是大氣層中的閃電,地球和天空交界處可以看到綠色的氣輝。從地面的光軌和天空的星軌可以判斷出國際空間站和地球的相對運動。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

需要注意的是,國際空間站上拍攝的星軌是圍繞空間站自轉軸的,它與地球自轉軸並不完全一致。

國際空間站圍繞地球高速運行,大約90分鐘運行一周,也就是每90分鐘自轉一周,因此星軌的速度遠高於地球。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

國際空間站上俯視地球,綠色和紅色的大氣氣輝更加顯著。

地球上明亮的光軌是人類創造的,包括:靜止的城市和公路路燈、移動的車燈、甚至是海岸邊漁場的燈光。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

黃色光軌來自人類製造的各類燈光,而藍色光斑來自閃電。

正因為長達10-15分鐘的曝光,閃電的藍色光斑會如此密集。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

有時,我們還能看到極光。

左側顯著的綠色光輝是極光,而右側的是大氣氣輝。極光源自太陽帶電粒子在地球磁場下運動,使高層大氣分子或原子激發(或電離)高能級後躍遷至低能級而產生。

Credit:NASA/DON PETTIT/EXPEDITION 31

國際空間站的「上帝視角」下,地球和太空相映成趣。

這些攝影作品中經常還能夠看到國際空間站的部分組建。

Credit:DON PETTIT / NASA / ISS EXPEDITION 31

『天文溼刻』 牧夫出品

國際空間站

Credit: NASA

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