ISS Beobachtung

Ich bin von einem Freund darauf aufmerksam gemacht worden, wie schön die Internationale Raumstation (ISS) am Abendhimmel zu sehen ist.  Es gibt immer eine Periode von ca. 14 Tagen in der sie gut zu sehen ist, dann wieder ca. 10 Tage lang nicht.  Wenn sie zur Abendzeit nicht sichtbar ist, zieht sie ihre „Schleifen“ um diese Tageszeit gerade auf der Südhalbkugel der Erde. 

Bei Tag sieht man die ISS nicht, da der Himmel zu hell ist. In der Nacht fliegt die ISS im Schatten der Erde, da wird sie nicht beleuchtet und ist ebenfalls nicht zu sehen. Nur wenn es bei uns gerade dunkel wird und die ISS noch von der Sonne angeleuchtet wird, ist sie sehr hell zu sehen. Heller als alle anderen Sterne und Satelliten, von den Planeten kann nur die Venus heller sein, wenn sie günstig steht.  Man kann die ISS meist einige Minuten sehen, bis sie entweder am Horizont wieder verschwindet oder aber irgendwo mitten am Himmel innerhalb von wenigen Sekunden unsichtbar wird, wenn sie dort in den Schatten der Erde eintritt. - Das ist sehenswert, vor allem wenn man die Gründe kennt!  

Auf einer Webseite werden die abendlich sichtbaren Überflüge jeweils für die nächsten zehn Tagen angezeigt (durch klicken auf „weiter“ auch weitere 10 Tage): 
www.heavens-above.com/PassSummary.aspx?satid=25544&lat=48.30494&lng=14.28944&loc=Linz&alt=720&tz=CET
Ich habe da die Koordinaten für Linz angegeben. Die kann man einfach ändern, z.B. durch Auswahl der Google-Map unter configuration auf  www.heavens-above.com

Man könnte die ISS auch im Morgengrau beobachten, aber das scheint in unserer Gesellschaft (mich eingeschlossen) weniger beliebt zu sein.

Kurzinfo zur ISS:
ISS = International Space Station
Flughöhe ca. 350 km
Umlaufzeit ca. 91 min
Umlaufbahn zwischen 51,6° nördl. u. südl. Breie
Abmessungen ca. 110 m × 100 m × 30 m (große Solarzellenflächen!)

Die ISS ist nur am Abend (und am Morgen) für eine bestimmte Zeit zu sehen, bevor sie im Erdschatten verschwindet (oder nachdem sie daraus auftaucht). Diese Zeit ist aber überraschend lang. Für einen Erdumlauf benötigt die ISS ca. 90 min, trotzdem ist sie an manchen Tagen am Abend noch ein zweites Mal zu sehen. Es muss also mindestens 90 min dauern von Sonnenuntergang, bis die ISS im Schatten verschwindet. Durch eine einfache Zeichnung und bisschen rechnen kann man das nachvollziehen.

Die ISS befindet sich 350 km über der Erdoberfläche, der Erdradius beträgt ca. 6370 km. Dies ist in der Abbildung darunter schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber betrachten wir einen Umlauf um den Äquator.

Abb.: Skizze der ISS-Umlaufbahn (strichlierter Kreis) um die Erde mit Sonnenstrahlen S und Beobachtungspunken 1, 2 und 3.

Das Sonnenlicht (S) kommt von links und streift die Erdoberfläche im höchsten Punkt (Position 1) der Kugel. Wenn wir uns an der Position 1 befinden, so geht die Sonne gerade am Horizont unter (wir nehmen eine ebene Landschaft an, in gebirgigen Gegenden kann die wieder etwas anders aussehen). Da die Umlaufbahn der ISS höher liegt (in der Zeichnung etwa übertrieben dargestellt, damit sich eine gute Auflösung ergibt), kommt sie erst im Punkt 2 in den Schatten der Erde. Der Erdradius zum obersten Punkt ist mit re bezeichnet und bildet einen rechten Winkel zum streifenden Sonnenstrahl im Punkt 1. Der Abstand vom Mittelpunkt der Erde zur ISS ist mit dem Vektor rs bezeichnet und bildet mit re und dem waagrechten Sonnenstrahlt ein rechtwinkeliges Dreieck. Es gilt re = rs*cos(phi). Durch Einsetzen der Werte von re = 6370 km und rs = 6720 km lässt sich der Winkel berechnen zu phi = 18,57°. (Der Winkel phi in der Zeichnung beträgt ca. 25°, da diese nicht maßstäblich ist.)

Wenn man sich genau dort befindet, wo rs die Erdoberfläche schneidet, so sieht man die ISS senkrecht über sich, wenn sie in den Erdschatten eintaucht. Zu welchem Zeitpunkt nach dem Sonnenuntergang ist dies der Fall? Für eine Drehung um 360° benötigt die Erde 24 Stunden, wie lange braucht sie für die 18,57°? Eine einfache Umrechnung ergibt eine Zeit von 1 h und 14 min. Man kann den Eintritt der ISS in den Erdschatten aber auch noch weiter rechts sehen, nämlich bis dorthin, wo das Licht der ISS die Erde tangential streift. Dies ist in Punkt 3 der Abb. dargestellt. Wie man aus der Skizze sieht liegt der Punkt 3 aber von 2 aus gesehen gerade symmetrisch zu Punkt 1, also um weitere 18,57° verdreht. Der Zeitpunkt an dem ein Beobachter in Punkt 3 die ISS gerade am Horizont bei Aufgehen schon im Erdschatten verschwinden sieht ist dann doppelt so spät wie in Punkt 2, d.h. 2h 28 min nach Sonnenuntergang (da ist sie aber nicht mehr wirklich zu sehen). Aber man kann die ISS unter günstigen Bedingungen immerhin noch mehr als 2 Stunden nach Sonnenuntergang am Himmel sehen bevor sie im Erdschatten verschwindet.

Ich habe diese Rechnung für einen Umlauf und eine Beobachtung entlang des Äquators durchgeführt, mir aber nicht überlegt, wie sich dies in andern Breitengraden ändert.

Links:
www.heavens-above.com
www.marco-peuschel.de/Beobachtung ISS
www.isstracker.com
de.wikipedia.org/wiki/ISS