火星科普 / 待分類 / 王亞平在太空中變年輕了?“天上一天,地...

分享

   

王亞平在太空中變年輕了?“天上一天,地上一年”是真的嗎?

2021-11-25  火星科普

目前,神舟十三號的三位航天員翟志剛、王亞平與葉光富,已經在中國空間站上度過了一個多月的時間。作為首位進入中國空間站的女航天員,王亞平的一舉一動備受大家的關注。

2013年,王亞平乘坐神舟十號載人飛船首次飛入太空。在軌飛行期間,王亞平給我們上了一堂精彩紛呈的太空課。除了有趣的內容深深吸引大家之外,王亞平的美也打動人心,她那由內到外散發出來的自信與美麗讓人印象深刻。

無論是神舟十號,還是神舟十三號,王亞平無疑是顏值擔當。正所謂“愛美之心人皆有之”,但到了太空中之后,各方面條件受到限制。所以大家可能會好奇,王亞平如何在太空中還能保持這種完美的形象呢?

通過對比上太空前后的照片,可以看到三位航天員在太空中待了一段時間后,臉部變得圓潤起來,其原因并不是他們都吃多長胖了,而是因為太空的失重環境引起臉部出現浮腫。

首先需要明確一點,航天員在太空中失重,并不是不受地心引力的作用。根據萬有引力定律,地心引力的大小反比于物體到地心距離的平方。地球表面距離地心大約6371公里,而航天員在太空中離地面的高度大約為390公里,所以這么小的距離變化,不會讓引力消失。計算可知,相比在地球表面上,航天員在太空中受到的地心引力作用只變弱了12%。

由于航天員繞著地球快速飛行,近似做圓周運動,速度可達每秒7.7公里,在這么快的速度下,地球對航天員的引力作用剛好充當了圓周運動的向心力,所以航天員感受不到地心引力施加的向下重力加速度,出現失重現象。

在失重的太空中,航天員不需要對抗向下的重力,這會導致身體的肌肉逐漸萎縮,骨質不斷流失。失重還會讓航天員體內的體液重新分配,一些體液會涌到頭部,導致面部出現浮腫。如果航天員不適應太空環境,身體不但不會變胖,可能還會出現體重下降,面部浮腫只是航天員變胖的假象。

王亞平對此很樂觀,她表示在太空中,自帶美顏效果,人的皮膚在失重環境中就像做了“拉皮”一樣,所以太空中的王亞平也依然美麗動人。這是王亞平的太空近照,現在看起來面部浮腫已經好了很多:

說到“天上”,大家可能會想到一個傳說:“天上一天,地上一年”。那么,天上的時間真的會變慢嗎?航天員在太空中真的會因此而變得更年輕嗎?

事實上,這種現象在理論上確實是可能出現的。該傳說涉及到了一個現代物理學概念——時間膨脹效應,時間在不同參照系中的流逝速率并不是完全一樣的,這是愛因斯坦相對論的一個重要結論。

根據狹義相對論,相對于靜止參照系,運動參照系的時間過得更慢,速度越接近光速,時間越趨于靜止。另一方面,根據廣義相對論,引力會放慢時間,引力作用越強的地方,時間過得越慢,在擁有極端引力的黑洞附近,時間走得非常慢。

航天員在太空中快速飛行,上面的時間會過得比地球表面上慢。太空中的航天員距離地心更遠,受到的引力作用更弱,所以上面的時間會過得更快。那么,航天員的時間究竟是變慢了還是變快了呢?

根據狹義相對論:

上式中,Δt是地球表面的時間,ΔT是空間站的時間,v是空間站的飛行速度,c是真空中的光速。

代入數據可以算出,地球上每過1秒的時間,空間站上會過0.99999999967秒。因此,地球上每過一天,空間站上的時間會累計變慢大約0.0000285秒,也就是28.5微秒。

根據廣義相對論:

上式中,ΔT是距離地心r的時間,Δt0是距離地球引力場無窮遠的時間,M是地球質量,G是萬有引力常數。

代入數據可得,地球上每過1秒的時間,空間站上會過1.00000000004016秒。因此,地球上每過一天,空間站上的時間會累計變快大約3.5微秒。

綜合而言,地球上每過一天,空間站上的時間會累計變慢25微秒。王亞平將會在太空中待半年的時間,到了那時,她身上經歷的時間將會比地球上的我們更慢大約0.0046秒,也就是4.6毫秒。因此,從相對論角度來看,王亞平在太空中確實變得更年輕了。

盡管這種時間差異極其微小,在航天員身上的變化可以忽略不計,但對于時間精度要求極高的導航衛星而言,這是不可忽略的。由于相對論的時間膨脹效應,導航衛星上的原子鐘每天累計走快大約38微秒,而信號以每秒大約30萬公里的速度在天地間傳播,所以定位誤差每天累計超過10公里,所以必須要消除相對論效應。

此外,通過上述公式可知,如果未來人類可以建造出亞光速飛船,讓飛船的速度接近光速,時間膨脹效應將會變得非常強大。如果飛船的速度達到光速的99.5%,宇航員乘坐這樣的飛船飛向宇宙,當他在太空中飛行1年后回來,地球上已經是10年之后。

    0條評論

    發表

    請遵守用戶 評論公約

    類似文章 更多
    喜歡該文的人也喜歡 更多

    ×
    ×

    .00

    微信或支付寶掃碼支付:

    開通即同意《個圖VIP服務協議》

    全部>>
    国产成人无码免费视频在线观看,夜夜未满十八勿进的爽爽影院