什麼是人造衛星？用途、示例及如何在天空中發現它們
此刻，超過14,000顆衛星正飛越天空——這一數字相比幾年前翻了一倍。人造地球衛星是圍繞我們家園星球運行的人造物體。它們幫助我們導航、預報天氣、研究太空，並實現全球通信。在本指南中，你將瞭解人造衛星的關鍵知識，並藉助Satellite Tracker應用親自在天空中發現其中一些。
內容
- 人造地球衛星：快速瞭解
- 什麼是人造衛星？
- 什麼時候能看到人造衛星？
- 軌道類型：爲什麼只有部分人造衛星可見？
- 爲什麼衛星與每個人都息息相關：用途與意義
- 人造衛星的歷史：從斯普特尼克1號到現代衛星星座
- 衛星星座與星鏈
- 人造衛星常見問題
- 人造地球衛星：關鍵事實
人造地球衛星：快速瞭解
- 它們是什麼：圍繞地球運行的人造物體
- 它們爲何重要：它們支持通信、導航、天氣預報、科學研究和地球觀測
- 你能看到什麼：明亮的衛星、衛星列車和國際空間站
- 最佳觀測時間：日落後不久或日出前不久
- 如何追蹤它們：與其隨機在天空中尋找，不如提前預測衛星過境——可以使用像Satellite Tracker這樣的應用
什麼是人造衛星？
人造地球衛星是指任何被髮射到圍繞我們星球軌道上的人造物體。有些衛星會運行多年，傳輸數據並執行特定任務。另一些則停止工作，作爲失效物體或太空垃圾留在軌道上。
以下只是一些著名人造衛星的例子：
什麼時候能看到人造衛星？
當衛星仍被太陽照亮，而你頭頂的天空已經變暗時，它們最容易被觀測到。這通常發生在日落後不久或日出前不久。
你所看到的是一種特定的幾何排列。只有當衛星位於你的地平線之上、被太陽照亮且天空足夠黑暗時，它纔會變得可見。這就形成了一個相對短暫的觀測窗口。
在運動的某個時刻，衛星可能會突然變暗並消失。這是因爲它進入了地球陰影。這種變化可能非常突然，通常會在幾秒鐘內發生。
如果時間太早，天空太亮。如果時間太晚，衛星可能已經進入陰影。這就是爲什麼時機如此重要。
如何在夜空中看到衛星？
觀測衛星的主要難點在於準確知道何時以及朝哪個方向看。
Satellite Tracker應用通過顯示你所在位置的衛星過境信息來解決這個問題。它提供每個目標穿越天空的時間、亮度和路徑。
與其隨機尋找，不如提前規劃，並在恰當時刻做好準備。該應用還會顯示衛星會在地平線上方升到多高，以及它會保持可見多久，這有助於估計它有多容易被觀測到。
軌道類型：爲什麼只有部分人造衛星可見？
並不是所有衛星都同樣容易觀測——它們的可見性在很大程度上取決於其軌道。
大多數可見衛星運行在近地軌道（LEO）上，距離地面只有幾百千米。它們足夠明亮，且在天空中移動很快，因此很容易被注意到。
更高軌道上的衛星則表現不同。導航衛星，包括GPS衛星，運行在大約20,000千米的更遠處。它們太暗，無法用肉眼看到。地球同步衛星位於更遠的約36,000千米高空，看起來固定在地球上方某一點，沒有望遠鏡幾乎無法看見。
這就是爲什麼你能觀測到的大多數衛星都相對較低且移動迅速。
爲什麼觀測衛星是開始接觸天文學的好方式？
衛星是最容易觀測的天體之一。你不需要望遠鏡，也不需要特別黑暗的天空。很多時候，你只需要晴朗的天氣和準確的時機。
觀測衛星會改變你對夜空的感知。夜空不再只是遙遠的背景，而會變成一個人類活動清晰可見、持續進行的空間。從非常直接的意義上說，衛星表明太空已不再遙不可及。它已經成爲我們日常環境的一部分。
屬於天空中最亮天體之一的衛星
最容易發現的人造天體之一是國際空間站（ISS）。它是軌道上最大的人造結構，在有利條件下亮度可達−4.5等，可與金星相媲美。
一次明亮的衛星過境會帶來非常動態的觀感。與看起來固定不動的恆星不同，衛星只需幾分鐘就能橫穿整片天空。如果它幾乎從你頭頂經過，其亮度可能會顯著增加，隨後再次減弱。你所看到的是陽光實時從一個移動物體上反射出來。
衛星移動平穩，不會閃爍。它們看起來像是在天空中平穩移動的穩定光點。
過去，觀測者還能看到銥星閃光，這是由銥星通信衛星網絡上大型天線表面反射陽光所造成的短暫閃光。這種閃光亮度可達−8等，比金星還亮。現代衛星在設計上會盡量減少這種現象，但偶爾仍可能發生反射。
爲什麼衛星與每個人都息息相關：用途與意義
在人類歷史的大部分時間裏，夜空完全是自然的。如今，它包含着越來越多的人造物體。這是人類活動已擴展到地球之外的可見證據。
衛星有許多用途。它們幫助我們進行跨洲通話、監測風暴和野火、觀測氣候變化，並在軌道上及地球之外開展科學實驗。
最熟悉的例子之一，是人們每天都在使用卻往往不會多想的東西：GPS。導航系統依賴於一個環繞地球運行的衛星網絡。你的手機通過測量來自多顆衛星信號到達時間的細微差異來計算自身位置——而即便只是幾納秒的計時誤差，也會在地球上造成明顯的位置偏差。這就是爲什麼GPS衛星搭載超精確的原子鐘，並且必須考慮愛因斯坦相對論所預測的效應——沒有這些修正，GPS根本無法精確工作。每當你在智能手機上打開地圖或通過應用叫車時，你都在實時使用航天技術。
與此同時，衛星數量的不斷增加也帶來了新的挑戰。地球軌道正變得越來越擁擠，太空垃圾和長期可持續性等問題日益重要——重要到美國聯邦通信委員會如今要求許多近地軌道衛星在其任務結束後5年內離軌。
人造衛星的歷史：從斯普特尼克1號到現代衛星星座
人造衛星的歷史始於1957年，當時蘇聯發射了第一顆人造衛星斯普特尼克1號。這一事件標誌着太空時代的開始。
在斯普特尼克之後，軌道技術迅速發展。衛星很快被用於科學研究、通信、天氣監測和導航。後來又出現了載人航天器、登月任務、軌道空間站以及對其他行星的機器人探測。
如今，地球軌道比太空飛行早期幾十年時擁擠得多。現在，地球周圍已有超過14,000顆在役衛星，以及數以萬計的已追蹤物體，還有超過100萬塊大於1釐米的碎片環繞着我們的星球。
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衛星星座與星鏈
近來天空中最明顯的變化之一，來自大型衛星星座。這些是作爲一個系統協同工作的衛星羣，而不是單獨運行的衛星。
一個著名例子是星鏈，這是一個旨在提供全球互聯網覆蓋的網絡。 隨着時間推移，這些衛星會沿軌道分散開來，視覺上也就不再那麼顯眼。然而，在剛發射後不久，它們會形成現代天文學中最不尋常、也最令人難忘的景象之一。
人造衛星常見問題
什麼是人造地球衛星？
人造地球衛星是被髮射到地球軌道上的人造物體。它用於通信、導航、天氣預報、科學研究或地球觀測。
天空中最亮的衛星是什麼？
國際空間站通常是從地球上可見的最亮人造天體。它的亮度可達-4.5等。相比之下，金星作爲天空中最亮的行星，最大亮度爲-4.9等，但通常平均約爲-4.0等。
什麼時候是觀測衛星的最佳時間？
觀測衛星的最佳時間是日落後不久或日出前不久，那時衛星仍被太陽照亮，而天空已經變暗。
火箭和衛星有什麼區別？
火箭是一種有動力的飛行器，用於將人員或衛星等載荷發射到太空中。衛星則是繞地球或其他天體運行的物體，通常只具備有限的機載推進能力，用於小幅軌道調整。
我如何區分衛星和恆星或其他天空中的天體？
衛星會平穩地穿過天空，而且不像恆星那樣閃爍。與飛機不同，它們也不會閃燈或顯示不同顏色，例如紅色閃爍燈。如果你想知道你看到的移動物體是否可能是UFO，不妨先看看我們的信息圖“被誤認爲UFO的人造物體”，再去報告目擊事件。
衛星是如何保持在軌道上的？
爲了保持在軌道上，衛星必須以足夠快的速度飛行，在近地軌道中通常約爲7-8千米/秒。在這個速度下，它會在重力作用下不斷向地球下落，但由於其前進運動，它總是“錯過”地球。
這就形成了重力與速度之間的穩定平衡。結果便是圍繞行星持續自由落體，而不是直接墜向地表。這也是爲什麼軌道航天器上的宇航員會體驗到失重狀態。
人造地球衛星：關鍵事實
人造地球衛星是繞地球運行的人造物體。它們支持通信、導航、科學研究、天氣預報和地球觀測。有些衛星，如國際空間站，亮到足以用肉眼看到。觀測它們的最佳時間是日落後不久或日出前不久。要準確知道何時、朝哪裏看，請使用Satellite Tracker應用。
現在你已經瞭解了人造地球衛星的關鍵知識，不妨參加測驗“你對衛星瞭解多少？”，也許你還會從中發現更多有趣的事實！
