同一枚火箭，两个人，两百米
图片：NASA 每日图片（NASA Image of the Day）· Image credit: NASA/Joel Kowsky · 图片页 nasa.gov/image-article/igniting-romans-journey
美国东部时间 8 月 30 日早上 7 点 26 分，肯尼迪航天中心 39A 工位，一枚 SpaceX 猎鹰重型火箭升空，把南希·格雷斯·罗曼太空望远镜送上路。此刻它正在飞往一百五十万公里外的目的地，路上要走三个月。
这是 NASA 那天发出的照片之一。竖幅，火占了大半张图，你几乎能感觉到声音。署名是 NASA/Joel Kowsky。
但同一场发射，NASA 还发了另一张照片。那张照片里，火箭是黑的。
另一张
那张照片的官方图说是这么写的：罗曼太空望远镜“在发射过程中从太阳前面经过”。NASA 自己给这张图写的图片描述更具体——“在一张棕褐色调的照片里，太阳是一个明亮而巨大的圆球，边缘毛毛的。在这个背景前面，一枚又高又细的火箭以剪影的形式立在一柱云状的尾迹之上。”
署名是 NASA/John Kraus。
上图：同一场发射的另一张官方照片，罗曼太空望远镜在升空途中从太阳前面经过。Image credit: NASA/John Kraus
同一枚火箭，同一分钟。一个人拍到了火，另一个人拍到了影子。
这里有个不太容易注意到的细节：Kowsky 恰恰是 NASA 拍这种“凌日”照片最有名的那个人。 2017 年 8 月 21 日美国日全食那天，他在怀俄明州拍下国际空间站以每秒约五英里的速度从日面前掠过；2020 年 6 月在弗吉尼亚州又拍了一次；就在 18 天前的 8 月 12 日，他还跑到缅因州，把一次日偏食和一次空间站凌日叠在同一张照片里。
而这一次，他留在了近处，把太阳让给了别人。
想明白为什么，就得先算一笔账。
太阳只有半度
第一件事，可能和你的直觉相反：太阳在天上其实很小。
用 NASA 官网上的两个数就能自己算出来：太阳直径约 139 万公里，日地距离约 1.5 亿公里。两个一除，得到的角度是 0.53 度，大约 32 角分。
换成生活尺度：你伸直手臂，眼睛到手大约 70 厘米。要在这个距离上遮住整个太阳，需要多大的东西？
答案是 6.5 毫米。
一粒米。 伸直手臂，一粒米就能把整个太阳盖住。
（顺便说一句，硬币是不行的。一元硬币直径 22 毫米左右，伸直手臂时张角接近 1.8 度，是太阳的三倍还多。“用硬币遮住太阳”这个说法流传很广，但它是错的。）
穿过这半度，只要零点几秒
有了这半度，剩下的就是一道小学除法。
一枚火箭穿过日面要多久？答案只跟三个数有关：太阳的张角、你离火箭多远、火箭跑多快。
时长 = 太阳张角（0.0093 弧度）× 距离 ÷ 速度
代进去看看。一位在 19 公里外拍这场发射的摄影师，如果那一刻火箭的横向速度是每秒几百米，算出来的时长大约是四分之一秒。他自己在文章里写的是：“It happened in a split second.”（一瞬间就过去了。）
再算个更熟悉的：国际空间站在 400 公里高处、每秒 7.66 公里，算出来是 0.49 秒；中国空间站在 390 公里处是 0.47 秒，如果它离你更远、从低仰角掠过（斜距 700 公里），就变成 0.85 秒。
记住这几个数，后面有用。
真正难的不是快门，是站位
但真正让这件事变得几乎不可能的，不是那零点几秒。
想象你站在地面上看火箭压在太阳前面。现在你往旁边走一步——火箭在天上的视位置就跟着偏了一点。走得够远，它就滑出日面了。
所以“能看见火箭压在太阳上”的人，必须站在地面上一条很窄的带子里。这条带子有多宽？公式一样简单：
带宽 ≈ 太阳张角 × 距离
上图：凌日的三个变量——太阳的半度是老天给的，速度是火箭给的，只有“站在哪儿”是你能选的。（示意图，角度做了夸张处理）
拍空间站凌日，这条带子大约三到四公里宽——已经够窄了，但至少你还能开车找找。
拍火箭凌日，因为你离它只有十几二十公里，这条带子只剩下两百米左右。
大约一个停车场的长度。
所以拍凌日的人真正在做的事，不是按快门，是提前算出该站在哪一块两百米长的柏油地上。
这也解释了 Kowsky 为什么留在近处。要拍凌日，你得离开发射场的新闻中心，开车二十几分钟去某个郊外的停车场，赌两件事：云不散开你就什么都拍不到，算错了你就什么都拍不到。而在发射台附近，火焰是必定会出现的。
同一场发射，一个人做了稳的选择，一个人做了赌的选择。两张照片 NASA 都发了。
那个当背景幕布的圆盘
顺便说说被当成幕布的这个东西。
NASA 的说法是，太阳“大约比地球宽 100 倍”（精确算是 109 倍），“要 130 万个地球才能填满它的体积”。而在那张剪影照片里，一枚几十米高的火箭贴在这个圆面上，看上去像一根针。
如果哪天你透过合格的滤镜看到日面上有黑点，记住 NASA 的一句话：“这个黑子的暗核，其实比地球还大。” 黑子只是相对暗——它自己约有 3300 摄氏度，只是周围的光球有 5500 度，一衬托就成了黑的。
太阳眼下正处在第 25 活动周的下坡路上。2024 年 10 月，NASA 与美国国家海洋和大气管理局联合宣布太阳进入极大期。但当时他们说了一句特别值得记住的话——科学家要等好几个月才能确定这个极大期的准确峰值，因为**“只有在看到活动持续下降之后，你才能回头认出哪一天是最高点”**。
太阳的最高点，只能在事后被认出来。这是一个关于科学怎么工作的漂亮小例子。
最后：千万不要直接看
必须停下来说一句，因为这一段比上面任何一段都重要。
NASA 的原话是：“不加专用太阳滤镜，透过相机镜头、双筒望远镜或天文望远镜看明亮的太阳的任何一部分，会立即造成严重的眼部伤害。”
还有一句更要命的：“不要戴着日食眼镜再去看相机、望远镜或双筒镜——被光学系统聚集的阳光会一瞬间烧穿滤镜，伤到你的眼睛。”
美国天文学会补充的关键一条是位置：滤镜必须装在镜头的最前端，装在目镜那一端的所谓“太阳目镜”是危险的。
摄影上通行的做法是巴德膜或 ND100000 减光镜——把光减到十万分之一。老手的口诀是八个字：先装滤镜再找太阳，先拆相机再卸滤镜。
而对家庭来说，最安全也最便宜的办法根本不用买东西：针孔投影。NASA 官网给的做法是一个纸箱、一张白纸、一点胶带、一把剪刀和一片铝箔——在铝箔上扎一个小孔，让阳光在箱子里的白纸上投出太阳的像。全程你都不用抬头看太阳。
在中国，这件事是业余爱好者干成的
现在说一件挺让人高兴的事。
2025 年 1 月 12 日中午 12 点 4 分左右，青岛平度大沽河附近的一块庄稼地里，一位叫刁振宇的年轻人架着一台带太阳滤镜的小型天文一体机，拍到了中国空间站从日面前经过。据《青岛早报》，他的本职是青岛一家企业的普通员工，业余爱好是风光摄影；为了这一次，他查资料、用多个第三方软件预测轨迹，做了无数次模拟和计算。
画面只有 0.9 秒。
另一次在江苏连云港，一群摄影爱好者结合中国空间站公开的轨道信息，算出了一个精确到秒的时刻：8 月 29 日上午 10 点 07 分 38 秒，空间站会经过连云港上空。摄影师孙辰拍到了。
那次是 0.5 秒。
回头看前面那个公式：它算出中国空间站凌日的时长应该在 0.47 到 0.85 秒之间。而两次实拍，一次 0.5 秒，一次 0.9 秒。
一个小学生就能算的除法，和两个人在庄稼地里等到的画面，对上了。 这大概就是物理最让人上瘾的地方。
还有一件事值得说：拍中国空间站这件事，是有官方背书的。“全球拍天宫”这个活动的联合出品单位里，就有中国载人航天工程办公室新闻宣传局和中国航天员中心。新华社报道里点名的拍摄者，是北京天文馆的研究员、江苏盐城的、福建厦门的、山东青岛的、广东高州的普通人。官方把镜头交给了业余爱好者。
顺带澄清一个常见的混淆：天体物理博士刘博洋在 2022 年做的那件出名的事——自己写光学跟踪程序、扛着两百多公斤器材、五十多次拍下中国空间站的构型变化——不是凌日。那是“追星”：让望远镜在几分钟的过境窗口里跟着空间站跑，拍它的样子。凌日恰恰相反，是守株待兔：把相机对死太阳，等它在半秒钟里穿过去。两件事在技术上几乎是相反的。
资料：NASA 图片页与图片库（Igniting Roman's Journey、Nancy Grace Roman Space Telescope Launches）、NASA 太阳与日食安全页、NASA 与 NOAA 关于第 25 太阳活动周的联合公告、美国天文学会日食安全页、Space.com、John Kraus 个人网站、Transit Finder、天文通、新华社、《青岛早报》、紫牛新闻。