一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?

大千世界 61 0

  北京时间 9 月 1 日上午消息,据报道,在我们小时候,白天和黑夜对我们的意义不过是“离下个假期还有多久”而已。随着我们逐渐长大,白天和黑夜又变成了无限循环的工作目标、截止日期、还款日期。有些人能体会到日夜循环的美丽与神秘之处,而对其他人而言,这不过是地球自转的结果而已。

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第1张图片-大千世界


  无论你对白天和黑夜的理解如何,对地球上的所有生物来说,昼夜都是一个每 24 小时重复一次的明暗循环。

  然而,一旦你离开了我们的星球,这些定义就不再适用了。例如国际空间站上的宇航员们,你有没有想过,他们感受到的白天和黑夜是什么样子呢?

  为何会有日夜之分?

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第2张图片-大千世界


  地球自转产生了白天和黑夜。

  地球除了会沿着椭圆形轨道围绕太阳公转之外,还会绕地轴自转。在旋转过程中,朝向太阳的一面处于“白天”,照射不到阳光的一面则处于“夜晚”。地球自转的速度非常快,约为每小时 1670 公里,但即使如此,地球每自转一圈也需要 24 小时。因此我们每天的时长为 24 小时,其中约 12 小时沐浴在阳光下,12 小时隐匿在黑暗中。

  国际空间站上的昼夜是什么样的?

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第3张图片-大千世界


  ▲ 国际空间站的轨道离地表很近,因此用肉眼便可看到

  国际空间站上通常载有 5 至 7 名宇航员,他们在上面也会经历昼夜变化吗?如果会的话,和地球上的昼夜是否相似呢?

  国际空间站上的日与夜

  国际空间站的运行速度高达每小时 27600 公里,大约每 90 分钟飞行一圈。在此期间,空间站约一半时间处于阳光照射下,另一半时间则身处地球的阴影中。因此空间站每转动一圈,大约会经历 45 分钟的光明和 45 分钟的黑暗。

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第4张图片-大千世界


  ▲ 国际空间站上拍到的日出。由德国宇航员亚历山大・格斯特拍摄

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第5张图片-大千世界


  ▲ 国际空间站上看到的日落

  在 24 小时内,国际空间站会围绕地球旋转 16 次。因此地球上每过去一天,国际空间站上的宇航员都会目睹 16 次日升日落。

  频繁的日夜切换为何会产生问题

  每天能从太空中看 16 次日出,这件事一开始听上去可能很酷炫,但长此以往却可能造成一个严重的问题。

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第6张图片-大千世界


  ▲ 从国际空间站上拍摄的地球夜景

  人体是按照 24 小时的周期运作的,而光线在周期的调节中扮演着关键角色。我们的昼夜节律遵从着地球上的光线规律,日出而作、日落而息。因此快速的昼夜切换会对宇航员的生物钟造成不利影响。

  但我们可不能让这些承担了全世界最重要任务之一的宇航员处在不停“倒时差”的状态中,因此我们必须在国际空间站上创造一个“正常的”昼夜环境。

  国际空间站如何模拟正常的昼夜环境

  1. 固定一个时区

  国际空间站采用协调世界时。这是一套全球性的时间标准,由两个因素决定:一是通过高精度原子钟计算得出的国际原子时;二是基于地球自转得出的世界时。全球所有时区都是根据协调世界时调整的。

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第7张图片-大千世界


  ▲ 位于柏林的世界钟

  为何采用协调世界时?

  前文提到,国际空间站是一个多国合作项目,有分布在世界各地的五大航天机构参与,因此协调世界时无疑是最佳选择,可以促进各机构间的有效合作。

  2. 控制国际空间站上的光照

  在国际空间站任务开展早期,人们发现,即使每天给宇航员分配了 8.5 小时的睡眠时间,他们的睡眠状况依然不佳。因此科学家决定对空间站上的光照进行调节。

  事实上,“光照对人体的影响”正是 NASA 在国际空间站上开展的实验之一。

  国际空间站一开始使用的是“通用照明总成”系统,用荧光灯提供照明。2016 年,这些模块被“固态 LED 模块”取代,后者更持久、成本更低、光线也更明亮。LED 灯还能改变照明强度和波长,非常适合在空间站中模拟真实的昼夜环境。

  国际空间站上宇航员的“一天”

  在国际空间站上,宇航员的工作日从协调世界时早上 6 点开始,到晚上 9 点结束。

  在前几个小时,光线被设定得较为明亮,模拟日间的照明水平。当宇航员需要执行挑战性较高的任务时,光线的波长会被调节到更加接近蓝光的波段,从而提高宇航员的清醒度和警觉性。而在一天行将结束时,光线则会调成暖光,帮助宇航员更好地入睡。

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第8张图片-大千世界


  ▲ 睡袋

  从晚上 9 点半到次日早 6 点之间,光线会被调暗,模拟夜间环境。这样一来,等宇航员完成了一天的工作之后,就可以在睡袋中舒舒服服地躺下、好好休息一晚。后续研究发现,这样的光照规律有助于提高宇航员的工作效率。这些研究结果也促进了“情绪灯”等 LED 产品的商业推广。

  放松一下

  国际空间站已经采取了多种措施确保宇航员保持正常的生活规律。不过,如果宇航员想欣赏一下奇异的太空景观,他们只需要到穹顶舱里待一会儿,就能在短短 90 分钟内度过完整的“一天”了。

  

一天 16 次日升日落,国际空间站上的宇航员如何分辨白天和黑夜?-第9张图片-大千世界


  ▲ 国际空间站中的穹顶舱


标签: 宇航员

抱歉,评论功能暂时关闭!