那些不可思议的星轨离开地球，站在高处，这些延时摄影从宇宙的另一角度，给我们带来了与众不同的运动体验。  图/NASA、Don Pettit
地球上，太阳和月亮每天都会升起、落下。当这个实心的球体遮住了阳光，当我们看不见太阳的时候，夜空中的群星会在天穹不停地旋转。  图/Chris Luckhardt 北半球群星围绕的中心是北极星；南半球群星围绕的中心是南天极。观察得越久——快门开启得越久——群星划出的轨迹就越长、越壮观。  图/Roger Groom 地球在自转，南北天极的连线与地球自转轴是平行的，所以群星每24小时就会画出一个圆。只要天空晴朗，我们就能够在一个24小时都是夜晚的地方（如冬季的北极点）拍到群星划出的这个完整而封闭的圆。  图/Earl Moser、Hickman、Nebraska 但这是个难以完成的任务，即使像Earl Moser那样的高手，也会因为三脚架与北天极有细微的偏差，从而无法呈现出那个完美的圆。 在外太空，情况又将如何？  图/NASA地球观测站、国际空间站、约翰逊空间飞行中心 我们能去的地方，只有国际空间站。它上面有个观景舱。宇航员在那里面可以欣赏地球的美景色，它同时也有360度的水平视角。  图/NASA、Tracy Caldwell Dyson、Wayne Hale 这个炮塔状的结构看起来是不是有点眼熟？如果是的话，那你肯定是在很久很久以前，在一个很远很远的星系里见过它。  图/George Lucas、LucasArts 说正经的。和大多数地球人造卫星一样，国际空间站的轨道接近一个圆，它距地面只有几百公里。这样的低轨道导致它围绕地球飞行一圈——大约40000多公里——的时间不到90分钟。 国际空间站的飞行速度必须保持在每秒7.5公里；这是唯一能够使卫星在圆形轨道上飞行的速度，这个轨道高度其实非常低！  图/俄勒冈州立大学、美国海军、Jasmine Nahorniak、天空和望远镜，2008 而与此同时，当空间站在绕地球飞行时，下方的地球也在转动。 在太空中，飞行器的姿态和运动方式会影响到我们能否看到星轨。一种是像哈勃太空望远镜那样——不管地球，只看深空。这样，飞行器就可以保持不动，指向一个特定方向，想看多久就看多久。在这种情况下，我们是看不到星轨的。  图/NASA、发现号航天飞机第STS-82号任务 但国际空间站可不是用来观察外太空的，它的主要任务是观测地球。  图/Ground Track of the ISS during orbit #60142 国际空间站会周期性地跨越赤道向北飞，然后再向南飞向南极洲方向（但不会飞越），之后再次向北。由于地球的自转，国际空间站飞越的经度会不断变化，每次会偏移大约20度。 由于空间站的设计目的是观察地球，因此它会每九十分钟绕地球飞行一圈。国际空间站观景舱永远指向地球。这就是说，假如在那里固定一部相机，就会拍到下面那样的延时摄影效果。 正如视频中所呈现的那样，所有的群星都会旋转！但这是为什么呢？ 这是因为国际空间站是在自转的！在地面上，群星画出一个圆形需要24小时，而在国际空间站上，这个周期是90分钟。和月球围绕地球运行一样——它的自转和公转周期都是一个月。但这并不是说国际空间站被地球潮汐锁定了，而是因为这是一种人为的设计；这样的设计使得空间站上的观景舱能够永远指向地面，这样的设计可以让我们对地球进行很好的研究。而这，就是空间站主要的科学目的之一。  图/NASA、宇航员 Don Pettit 感谢NASA杰出的宇航员和摄影师、第31远征队的飞行工程师Don Pettit，我们得以看到这些从国际空间站观景舱拍摄的图片。Pettit拍摄了一系列曝光时间较短的照片，把它们叠加在一起，最后生成了这些不可思议的星轨影像。  图/NASA、宇航员 Don Pettit 他是怎么做的呢？以下是他的原话：
 图/NASA、宇航员 Don Pettit 与在地面不同，国际空间站上的星轨围绕的中心并不是南天极和北天极。这是因为空间站并不随地球运动，而是一侧指向地球不停地转动。因此，那个看起来像是静止的点位于空间站自转轴的延长线上，而且是在不断变化着的！ 在这些照片中，除了星轨以外，我们还能看到其他壮观的景色。那就是我们的行星，它就在我们的下方！ 图/NASA、Don Pettit 在上图中，我们可以看到大气上方的绿色气辉，地面的黄色光带是从视野中划过的城市，而蓝色的斑点——无论你相信与否——是闪电。 图中的群星看上去就和下雨一般，这是因为照片的视角正好朝向国际空间站的运动方向。假如我们朝向一侧，那么这样的效果就会消失，取而代之的将是转动带来的效果。  图/NASA、宇航员 Don Pettit 在距地表更高的地方，还有更为昏暗的红色气辉。它们是氧原子夜间缓慢退出激发态时发出的光。明亮的绿色气辉离地面约90-100公里，而红色气辉离地面有150-300公里，高度几乎和空间站差不多！  图/NASA、宇航员 Don Pettit 上图那些蓝色的斑点是雷暴。每个斑点对应一次闪电。当空间站高速划过地球上空时，间歇出现的雷暴光点和城市的灯光会快速划过画面。  图/NASA、宇航员 Don Pettit 而当下方的地面相对平静时，画面也较为宁静。上图左上的模糊光影是空间站的太阳能电板，它会根据需要进行调整，以便最大程度地获得太阳能。  图/NASA、宇航员 Don Pettit 在地面上，当月光特别强时，群星会变暗。但是在太空中，由于没有大气的折射和散射，月光不会给天空的其他部分造成光污染。这再次证明太空对天文观测相当有利。 Don 的作品也并非永远无瑕可击，有时候也不是那么完美。  图/NASA、宇航员 Don Pettit 不完美的原因主要有两个：一个是因为国际空间站偶尔会调整它的姿态，另一个是相机镜头的指向偶尔也会发生轻微的变化。 Don 总共创作了26幅作品。这些作品与地面的星轨既相似，也有不同之处。这些摄影作品从宇宙的另一角度，给我们带来了与众不同的运动体验。 |
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