国际空间站什么时候从我头顶飞过？怎样看到国际空间站
有些傍晚，日落后不久，一个明亮而稳定的光点从西边升起，几分钟内悄无声息地划过天空，然后渐渐消失。它不是飞机，也不是星星，而是国际空间站：上面有人，离地面大约 400 公里。它是夜空中最容易看到、也最让人激动的景象之一，你只需要知道什么时候抬头。
国际空间站是什么
国际空间站是一座在轨实验室，由美国、俄罗斯、欧洲、日本和加拿大的航天机构共同建造和运营。自 2000 年 11 月以来，站上一直有人，从未间断。对航天器来说它非常庞大：首尾长约 109 米，差不多有一个足球场那么长，质量约 42 万公斤。它宽大的太阳能电池板是它看起来这么亮的一个重要原因：电池板接住阳光，再把光反射给我们。
- 高度：离地面约 400 公里（250 英里）。它在稀薄的高层大气中慢慢下降，每隔一段时间要被推回原来的高度。
- 速度：约每小时 28,000 公里（17,500 英里），每秒将近 8 公里。
- 绕一圈：大约 90 分钟，一天约 16 圈。航天员每 24 小时能看到约 16 次日出和 16 次日落。
为什么只在黎明和黄昏前后看得到
国际空间站上没有亮到能从地面看见的灯。你看到的是它反射的阳光，和月亮一样。所以必须同时满足两个条件：你那里的天要黑，而空间站要被阳光照着。
这种情况出现在日落后和日出前的几个小时。地面上的你已经看不到太阳，可 400 公里高的空间站还能看到，就像山谷已经沉入阴影，高高的山顶却还亮着。正在你头顶的空间站，要等太阳落到地平线下约 20° 才会进入阴影。到了深夜，空间站会在地球的影子里飞行，看不见，哪怕它正好从你头顶经过。
白天它倒是被阳光照着，但天空太亮了：正如 NASA 所说，空间站不像月亮，亮度不足以在白天看到。另一方面，在中高纬度地区的仲夏前后，空间站可能整夜都被阳光照着，你可能一夜看到好几次过境，每次相隔约 90 分钟。
你还会发现过境是一阵一阵的：连续几天傍晚有过境，然后一段时间都没有，接着又是一连串清晨的过境。NASA 说，根据你住的地方不同，观看机会从大约每月一次到每周几次不等。
它有多亮，一次过境持续多久
条件好的过境时，国际空间站比任何恒星都亮；过境高度很高时，它可以和最亮的行星相比。它的亮度在过境中会变化。在地平线附近，它离你大约 1,500 公里；在一次经过头顶的过境的最高点，它离你只有约 400 公里，近了三倍多，也亮得多。一直贴着地平线的低过境，就远没有那么壮观。
一次过境很短。即使你正好在它的轨迹正下方，空间站从一侧地平线以上 10° 飞到另一侧地平线以上 10° 也只要约六分钟，而大多数过境更低、更短。它常常根本不会落到地平线下，而是在半空中几秒钟内渐渐暗下去，因为它进入了地球的影子。有些清晨的过境正好相反：它从影子里出来，凭空“亮”了起来。
怎样预报从你头顶经过的过境
国际空间站和成千上万颗其他卫星的轨道都有人追踪，并以一组称为轨道根数的数字公布出来。有了这些数字和你的位置，计算机就能算出空间站什么时候能从你所在的地方看到。你不需要自己算：
- 此刻·此地会列出未来三天国际空间站和中国天宫空间站在你上空的可见过境：开始时间、空间站出现和消失的方位、它到达的最高点（以度表示），以及它在天上停留几分钟。它只列出你用肉眼真正看得到的过境：空间站至少高出地平线 10°，被阳光照亮，而你那里的天已经黑了。轨道数据来自 CelesTrak 最新的轨道根数。
- NASA 的 Spot the Station（看空间站）服务会按你选定的地点发送国际空间站过境提醒。
此刻·此地会根据你的网络估算你的位置；想要更准确的时间，可以让它使用设备的精确位置，这个位置只保留在你的设备上。时间按你设备的时区显示。
读懂一次过境很简单。“西 → 东北，最高 60°，5 分钟”的意思是：到开始时间时朝西看，空间站会升到地平线以上 60°（天顶是 90°，所以大约是三分之二的高度），大约五分钟后在东北方向消失。伸直手臂握拳，拳头大约遮住 10° 的天空，可以用来估计高度。
观看一次过境
- 提前几分钟到户外，面朝它出现的方向，让眼睛适应黑暗。
- 不需要望远镜或双筒望远镜：NASA 指出，用肉眼就足够了。
- 空间站总是大致从西往东飞，因为它和大多数卫星一样，绕行方向与地球自转方向相同。
- 想拍照的话，把相机或手机放在稳固的地方，曝光几秒钟：空间站会在星空中留下一道明亮的光迹。
国际空间站、飞机还是星链？
- 飞机有闪烁的灯，通常是红灯、绿灯加白色频闪灯，而且常常能听到声音，还可能转弯。国际空间站发出的是一束稳定的白色或略带黄色的光，没有声音，沿着平滑的弧线前进。NASA 也指出，它比一般的飞机飞得快。
- 其他卫星看起来和国际空间站一样，但暗得多，很多只有在黑暗的地方才能看到。
- 星链“列车”是一串几十个首尾相接、一起移动的光点。SpaceX 分批发射它的互联网卫星，最初几天它们飞得很低、挨得很近，之后才逐渐散开，升到各自的工作轨道。马拉马（Mallama）等人的测量发现，较新的星链卫星在低轨时平均约 2.7 等，很容易看到；而在约 357 公里高度 SpaceX 开始为它们减光之后，只有约 6.5 等，正好处在肉眼的极限。
- 天宫，中国的空间站，也会有可见过境。它比国际空间站小，所以看起来暗一些；它的轨道与赤道成 41.5° 倾角，所以在高纬度地区它只在低空出现，或者根本看不到。
看看它此刻在哪里
错过了一次过境？地球轨道实时会在 3D 地球周围显示国际空间站、天宫、哈勃、星链卫星以及其他所有被追踪的卫星此刻的位置，数据来自每隔几小时更新一次的公开轨道数据。点一下空间站，就能看到它的高度、速度、绕一圈要多久，以及它此刻正飞过哪里。然后打开此刻·此地，看看它下一次什么时候从你头顶飞过。
常见问题
用肉眼能看到国际空间站吗？ 能。条件好的过境时，它比任何恒星都亮，不需要望远镜或双筒望远镜。它看起来像一颗明亮、稳定的星，在几分钟内平稳地划过天空。
为什么半夜看不到国际空间站？ 因为它靠反射阳光发亮。深夜时空间站通常在地球的影子里，所以即使从头顶经过也是暗的。它在日落后和日出前的几个小时可见，那时它还被阳光照着，而你那里的天已经黑了。
一次过境能看到国际空间站多长时间？ 低过境只有一两分钟，几乎经过头顶的过境可达约六分钟。它常常在到达地平线之前就因为进入地球的影子而渐渐消失。
国际空间站飞得多快？ 约每小时 28,000 公里，每秒将近 8 公里。它大约 90 分钟绕地球一圈，一天约 16 圈。
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资料来源
- NASA, International Space Station Facts and Figures: size, mass, 16 orbits a day, crewed since November 2000. nasa.gov
- NASA, Spot the Station: speed, when sightings happen and how to recognise the station. nasa.gov
- NASA, Spot the Station: Frequently Asked Questions: daylight visibility, how often sightings occur. nasa.gov
- CelesTrak (T. S. Kelso): orbital elements from US Space Force tracking. celestrak.org
- Mallama et al. (2024), The Brightness of Starlink Mini Satellites During Orbit-Raising. arXiv:2405.12007
按空间站高度 420 公里、地球半径 6,371 公里推算，忽略大气：轨道速度 √(GM/r) ≈ 7.66 公里/秒（约每小时 27,600 公里），绕一圈 2πr/v ≈ 93 分钟；位于头顶时，空间站要等太阳落到地平线下 arccos(6,371/6,791) ≈ 20° 才进入阴影；在地平线以上 10° 处，它离你约 1,490 公里；一次经过头顶的过境，从一侧地平线以上 10° 到另一侧 10°，走过 25° 的轨道，约 6.5 分钟（地球自转会使这个数字略有变化）。