地理問題詢問，

【專家解說】：這是一篇有關觀測人造衛(wèi)星的文章，希望你看了以后，可能會對今年高考試題中“衛(wèi)星”一題的“無理性”有所認識 新華網黑龍江頻道報道 日落后的傍晚，有時你會看到夜空中有幾顆明亮的“星星”正在緩緩的移動。他們就是環(huán)繞地球飛行的人造衛(wèi)星。這些衛(wèi)星大多是用于通訊、天文觀測、軍事任務和遙感（氣象、氣候、地質、地理、）等等。他們所運行的軌道會受到諸多方面的影響，比如說高層大氣的條件、地表特征等等。人造衛(wèi)星能否被地面上的觀測者看到同樣受到各種因素的制約。了解了這些因素與人造衛(wèi)星的亮度的關系以后,就可以保證你可以在最佳的時刻觀測他們。 　　　　一、影響觀測的主要因素——軌道 　　人造衛(wèi)星所運行的最簡單的軌道莫非就是圓形軌道。這種軌道可以用軌道高度（人衛(wèi)距離地表的高度）以及軌道傾角（人衛(wèi)軌道平面和地球赤道面之間的夾角）這兩個參數(shù)來描述。地球上的觀測者能否觀測得到這些人衛(wèi)全由前面的兩個參數(shù)值決定。而實際上，大多數(shù)的人衛(wèi)軌道都是橢圓形的，他們所處的的軌道高度介于遠地點高度和近地點高度之間。 　　　　二、高度與亮度的關系 　　對于一個體積固定的人造天體來說，距離地面越高遠越難于觀測。他們的亮度通常用天文學上的星等概念來定義。 　　人造天體的亮度基本由以下三個因素確定 　　1 衛(wèi)星表面狀況——如果一顆衛(wèi)星具有高度拋光、高度反光的表面，那它所反射的陽光當然是最多的。從地面上看也比較亮。一顆具有漫反射表面的衛(wèi)星看起來當然要比一顆具有鏡面反射表面的衛(wèi)星微弱的多。當然，隨著時間的推移，光亮的表面也會慢慢變得比較粗糙，另一方面，粗糙的表面有時候也可能被熔化反而變得光滑。有時候人造衛(wèi)星上的某些結構（如太陽能電池板等等）也具有很高的反射度，他們就像鏡子一樣也可以反射大量的光線。 　　2 人造衛(wèi)星的尺寸——這是一個非常重要的參數(shù)。很顯然，衛(wèi)星的尺寸越大，越容易觀測到。 　　3 人造衛(wèi)星的姿態(tài)——相對于觀測者來說，衛(wèi)星的反射截面的有效面積越大，我們接收到的光也就越多。反射截面的大小與衛(wèi)星的姿態(tài)有著密切的關聯(lián)，衛(wèi)星的姿態(tài)同時也決定了反射光柱的方向。如果太陽—衛(wèi)星—觀測者之間的角度匹配（理論上這個角度應該等于90度或者更?。┑脑?，我們就會看到衛(wèi)星。如果將衛(wèi)星的形狀看成球形（比如月亮），那么當這個角度為零度的時候，我們看到得將會是明亮的“滿月”，衛(wèi)星被觀測到的幾率便會很大。這樣，當太陽落山后，衛(wèi)星在東方天空出現(xiàn)的幾率最大；與之相反，黎明前，衛(wèi)星在西方出現(xiàn)的幾率最大。如果此時衛(wèi)星正在翻轉，那它將會不斷的閃爍。產生翻轉的原因有很多種，比如衛(wèi)星打開它的負載設備或排放廢棄氣體和燃料。 　　衛(wèi)星觀測時所處的地平高度對其亮度同樣有非常大的影響。處于地平和處于天頂兩個觀測條件下，衛(wèi)星的亮度可以相差1-2個星等。 　　　　三、衛(wèi)星軌道傾角與亮度的關系 　　衛(wèi)星軌道傾角決定了衛(wèi)星將會在地球上哪一個區(qū)域的上空飛過。如果衛(wèi)星的傾角為25度，那么北部歐洲將不會看到這顆衛(wèi)星，除非它的軌道高度達到1500km以上（然而這樣它的亮度也必然很低）。衛(wèi)星的軌道大體分為三種類型： 　　1 橢圓軌道——軌道傾角大約在0-70度之間，目前大多數(shù)的衛(wèi)星都沿著這種軌道來運行。具有這種軌道的衛(wèi)星通?？梢栽跂|西方向的半空中找到。發(fā)射這種軌道的衛(wèi)星可以部分借用地球自傳的離心力，不但節(jié)省了燃料而且還可以加大有效載荷。 　　2 靜止軌道——這是一種特殊的橢圓軌道，其軌道高度約為36000km，衛(wèi)星環(huán)繞軌道一周的時間是一天。這樣從地球上看來，衛(wèi)星就好像被固定在某一個點上。 　　3 極軌道——當衛(wèi)星軌道傾角非常大的時候，衛(wèi)星將會從地球兩極的上空掠過，隨著地球的自轉，衛(wèi)星可以觀測到整個地球表面。比如氣象衛(wèi)星通常都是沿著這種軌道來運行的，同時他們的軌道也是太陽同步的（即它們的軌道與太陽之間的位置是鎖定），因此他們總是在每天固定的時間經過地球上謀一固定點的上空。 　　　　影響觀測的其它因素 　　當衛(wèi)星進入地球的陰影區(qū)，便會發(fā)生“食”。這是影響觀測的又一個因素。食的發(fā)生通常取決于衛(wèi)星的高度、姿態(tài)、觀測者的位置以及當?shù)氐臅r間。比如每年七月份，位于北極的觀測者頭頂上方地球陰影的高度比位于赤道地區(qū)的觀測者矮的多。因此對于觀測低軌道的地球人造衛(wèi)星來說，高緯度地區(qū)的觀測者擁有可觀測夜的時間更長。事實上，北極的觀測者幾乎根本看不到衛(wèi)星進入地球陰影的現(xiàn)象。 　　現(xiàn)在來看一個例子。如圖所示，此時北半球正是夏天。當衛(wèi)星從軌道的N點運行到C點時，處在A區(qū)的北方觀測者可以看到它。當衛(wèi)星從軌道的D點運行到S點時，則處在B區(qū)的觀測者可以看到它，但這只是很短的一瞬間。類似的，當北半球到了冬季，情況正好相反。由于地球自轉軸的傾斜，地面上的可觀測區(qū)域在夏天會擴展到更低緯度的地區(qū)。這種循環(huán)的周期和地球公轉的周期相同，都是一年。再來看一下位于中低緯度的觀測者，他們的觀測條件并不樂觀，因為只有在太陽落山后或者黎明以前，他們才可以一睹這些衛(wèi)星的美麗閃光。 　　好了，已經知道了這么多，到底應該怎樣去作，我們才能看到這些美麗的人造天體呢？ 　　首先，我們應當知道觀測地點的準確坐標，最好用GPS測一下（因為衛(wèi)星出現(xiàn)的方位、高度和觀測者的地面的位置有直接的聯(lián)系），如果條件達不到，只好用附近城市的坐標來代替，但由此也會引入一定的誤差。然后連接德國宇航中心頁面將你的坐標填入對話框中，然后就可以查詢你想看的衛(wèi)星的觀測資料了。得到了衛(wèi)星的觀測資料（比如出現(xiàn)的時間、高度以及方位角）我們就可以根據這些資料來安排我們的觀測計劃了。