這個夏天我們再「跑」一次國際空間站馬拉松

又一年的國際空間站馬拉鬆開始了，2017年國際空間站馬拉松的時間是在5月22日到5月29日和7月22日到7月26日（第二次的日期還不太準確），有興趣的小夥伴可以找時間來觀星基地觀看。如果不了解什麼是國際空間站馬拉松，我們就回憶一下舊文《這個夏天我們一起去「跑」國際空空間站馬拉松》。

一提起梅西耶天體馬拉松，相信大家都有所了解。但是說起國際空間站馬拉松，可能大家就不太清楚了。國際空間站不就只有一個么，怎麼能馬拉松？其實這個「馬拉松」非彼馬拉松，馬拉松這個詞在這裡傾向於一種挑戰活動。其中梅西耶天體馬拉松注重的是看到天體的數量，但是國際空間站馬拉松注重的是看到的次數。

2012年國際空間站馬拉松期間拍攝國際空間站掠進地影

說到這裡大家可能又不明白了，國際空間站看到的次數？他還能看到很多次么？當然能，但這僅出現很短的一段時間內，而且全球大部分地區看不到這種現象。具體哪裡能看到，怎麼才能跑完這個馬拉松？下面我會為大家慢慢介紹。

發現歷史

國內最早知道這種現象的人應該是現在的北京天文館朱進館長，他2003年5月在水木清華天文版轉了一條國外衛星觀測討論組的消息：內容大概是有人說一晚上看到了五次國際空間站，於是這個討論組裡就叫這個現象為國際空間站馬拉松（International Space Station Marathon）。雖然這麼早就有人關注了，但是國內貌似並沒有人實際去觀測。直到2005年6月底我跟朱進館長在平谷黃松峪，才開始做了第一次國際空間馬拉松觀測的嘗試。但是由於觀測點北面不夠開闊，連續五天的觀看最多也就一晚上看到四次國際空間站。並沒有達到一晚看到五次的標準，因此不能算「跑」成國際空間站馬拉松。2006年由於沒有找到合適的觀測隊伍，無奈只好放棄。直到2007年在北京上大學後，才在期末考試的間隙跑到香山上完成了國際空間站馬拉松。

形成原理

開始並不太清楚這個現象的原理，只是在2005年只是大致發現了這個現象只發生在夏至日附近。2006年在北京青少年科技俱樂部天文組裡面討論後，得出的結論是：該現象只發生在緯度38~45度的地方，且只發生在夏至附近（南半球在冬至附近）。因為比45度緯度大的地方，由於夜晚太短無法達到觀測5次國際空間所需的時間（6小時12分鐘）。比38度緯度小的地方，由於凌晨國際空站高度太低（小於7度）而很難看到，所以也無法看到這個現象。

後來通過軟體模擬，發現國際空間站馬拉松這種現象實際是一種極其特別的現象，一般國際空間站在地球的軌道是這樣的：

運行軌道有一部分在地球陰影內，有一部分在太陽光的照射下。

但是由於國際空間站的軌道傾角是51.6度，與夏至前後地球晨昏線與赤道的夾角66.5度相差不大。因此在夏至前後，它的軌道有可能跟地球的晨昏線幾乎平行：

於是國際空間站就在這段時間內不進地球的陰影了，所以這時我們在凌晨也能看到國際空間的過境。但是由於國際空間站的軌道面的進動，這種現象只能持續五六天。如果這五六天內天氣不好，國際空間站馬拉松就無法進行。因此相對與梅西耶天體馬拉松來說，國際空間站馬拉松會更有挑戰性。

同樣在南半球的夏季，也會出現這種現象，但是由於南緯40度左右幾乎沒有什麼陸地，所以國際空間站馬拉松北半球是最佳的觀測點。不過由於夏季的夜晚比較短，國際空間站馬拉松一般一夜有五次過境。只有在緯度42到38度的地方，偶爾能看到六次。不過這種情況下凌晨那次高度會非常低，而且第一次跟最後一次都是在晨光中經過的，非常考驗觀測者的耐力以及眼力。2007年我在香山看的那次國際空間站馬拉松就是這種極端情況，以至於最後一次國際空間站過境只用攝像機拍下來。因為當時距離日出只有20分鐘了，拍照已經拍不到國際空間站了。

發生頻率

一般情況下國際空間站一年只發生兩次，一次在北半球夏季。另一次在南半球夏季。但是後來的發現，在極特殊的情況下，國際空間站馬拉松每年也可能會發生三到四次。也就是北半球夏季兩次，南半球夏季兩次。因為地球的晨昏線跟國際空間站的軌道平面會合周期大概是兩個月，而國際空間站馬拉松的可發生時間大概是5月20日到7月30日，因此從理論上來說一個夏天是可以發生兩次國際空間站馬拉松的。但是由於以前一直認為國際空間站馬拉松每年夏天只有一次機會，所以並沒有關注7月份有沒有發生。而且國際空間站經常變軌以及提升軌道，所以大家可以在夏天隨時關注一下國際空間站的預報，沒準一年可以有兩次機會看國際空間站馬拉松。

如何選擇觀測地點

觀測前首先你要確定你的觀測點是不是在可見緯度區域內，然後就是觀測點的北邊不能有任何遮擋物。因為凌晨的幾次過境都是在北方低空出現，如果有遮擋就有可能看不到（在北緯40度附近的尤為重要）。並且儘可能找光污染輕的地方，因為國際空間站雖然體積很大，但是在低空的條件下亮度也不是很明顯。不過根據這幾年的觀測經驗，在天氣良好的情況下，在北京市區內這種光污染及其嚴重的地方，還是有完全可能完成國際空間站的馬拉松的。我們就曾在北京大學理教二號樓頂天文台完成了一夜五次的國際空間站馬拉松。因為現在國際空間站已經完全建成，即便是在10度的低空，目視亮度也能到0等左右，觀測難度不是很大。但是由於近年來霧霾比較嚴重，在北京有時已經看不到低空的國際空間站了，但是用相機還是能輕鬆的拍下來。

國內觀測國際空間站馬拉松的最佳緯度

一般情況下我們定義一晚觀看五次國際空間站作為完成馬拉松的標準，這樣北緯41度~44度是最佳的觀測地點。因為在這個區域內凌晨出現的國際空站高度會比較高，相對來說觀測容易一些。但是如果想一晚上看到六次，那只能到北緯41~38度這個範圍內去觀看，因為只有在這個區域夜晚的時間才足夠長。但是通常情況下，一晚上出現六次的機會很少，通常每個夏季同一地點只有一個夜晚是這樣的，所以想完成一晚上六次是一件及其困難的事情。但是如果你有方便的交通工具，也可以每晚都跑到發生六次過境的經度去守候，這樣完成六次的概率就會大大增加。

觀看國際空間站馬拉松注意事項

首先你要確定你的觀測地點的經緯度，這樣你才能獲得精確地國際空間站預報，現在有電子地圖的時代這個確定起來不難。不過由於凌晨的過境有時高度會低於10度，所以推薦用calsky網站或者SatSpy軟體來計算過境。因為Heavens-Above網站不預報地平高度10度以下的過境，所以可能會漏掉一些過境的預報，因此不推薦使用。再加上國際空間站經常變軌，所以觀測前一定要再看一下新的預報，以免因為臨時變軌而導致觀測失敗，這一點非常重要。另外由於國際空間站轉一圈要92分鐘，所以在每次過境中有將近一個小時的空檔。這段空閑的時間可以用來安排其他的觀測，或者跟其他愛好者一起交流，這樣時間就不會太難熬。不過最好定好鬧鈴什麼的作為提醒，以免耽誤下一次的過境。

國際空間站馬拉松期間可能出現的奇特現象

國際空間站掠進地球陰影

國際空間站馬拉松期間國際空間站是不進地球陰影的，但是在國際空間站馬拉鬆開始前幾天或者結束後幾天，國際空間站進入地球陰影的角度會非常小。這時國際空間站進地球陰影的時間會很長，而且不完全。有時在進地球陰影后，還能用望遠鏡看到很久或者突然變亮。這種情況在平時很難看到，大家如果有空也可以關注下。

在同一次過境時看到國際空間站進出地影

在國際空間站馬拉松剛開始或者結束的情況下，國際空間站可能會剛好切入地球陰影一點。這種情況下，如果位置合適，我們可能在一次過境中看到國際空間站進入地影又出來。這種情況大概只發生在國際空間站馬拉鬆開始前和結束後的兩三圈左右，因此極為罕見。2012年國際空間站馬拉松結束的時候，北京地區就能看到這種情況，可惜由於是在市區內看的。南部光害太嚴重沒有看到國際空間站出地影。但是通過軟體模擬這種情況是確實存在的。因此如果今年條件足夠巧，大家也可以關注一下這種神奇的現象。各種人衛預報網站對這種特殊現象不預報，因此只能用SatSpy或者Orbitron軟體來計算。

在國際空間站馬拉鬆開始前和結束後，國際空間站軌道只有一小段進入地球陰影，進出地影可在同一地區看到。

2016年國際空間站馬拉松期間拍攝的國際空間站進出地影，可見國際空間站先暗了下來，然後在地平線有亮了起來。

結束語

到此國際空間站馬拉松就大致介紹完了，可能這時會有人想，我們國家的天宮一號是不是也會出現這種現象？可惜答案是不會出現，因為天宮一號的軌道傾角是42.8度，跟夏至晨昏線的傾角66.5度相差過大。因此在運行中不會出現軌道不地影的情況，自然不會出現天宮一號馬拉松這種現象。不過人造衛星造成的各種神奇現象很多，也沒準會有其他神奇的現象出現，這就需要大家在平時多留意觀察。

跑起來~

編輯/懷塵

中國國家天文

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