|王亚平在太空中变年轻了?“天上一天,地上一年”是真的吗?


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目前 , 神舟十三号的三位航天员翟志刚、王亚平与叶光富 , 已经在中国空间站上度过了一个多月的时间 。 作为首位进入中国空间站的女航天员 , 王亚平的一举一动备受大家的关注 。
2013年 , 王亚平乘坐神舟十号载人飞船首次飞入太空 。 在轨飞行期间 , 王亚平给我们上了一堂精彩纷呈的太空课 。 除了有趣的内容深深吸引大家之外 , 王亚平的美也打动人心 , 她那由内到外散发出来的自信与美丽让人印象深刻 。
无论是神舟十号 , 还是神舟十三号 , 王亚平无疑是颜值担当 。 正所谓“爱美之心人皆有之” , 但到了太空中之后 , 各方面条件受到限制 。 所以大家可能会好奇 , 王亚平如何在太空中还能保持这种完美的形象呢?
通过对比上太空前后的照片 , 可以看到三位航天员在太空中待了一段时间后 , 脸部变得圆润起来 , 其原因并不是他们都吃多长胖了 , 而是因为太空的失重环境引起脸部出现浮肿 。
首先需要明确一点 , 航天员在太空中失重 , 并不是不受地心引力的作用 。 根据万有引力定律 , 地心引力的大小反比于物体到地心距离的平方 。 地球表面距离地心大约6371公里 , 而航天员在太空中离地面的高度大约为390公里 , 所以这么小的距离变化 , 不会让引力消失 。 计算可知 , 相比在地球表面上 , 航天员在太空中受到的地心引力作用只变弱了12% 。
由于航天员绕着地球快速飞行 , 近似做圆周运动 , 速度可达每秒7.7公里 , 在这么快的速度下 , 地球对航天员的引力作用刚好充当了圆周运动的向心力 , 所以航天员感受不到地心引力施加的向下重力加速度 , 出现失重现象 。
在失重的太空中 , 航天员不需要对抗向下的重力 , 这会导致身体的肌肉逐渐萎缩 , 骨质不断流失 。 失重还会让航天员体内的体液重新分配 , 一些体液会涌到头部 , 导致面部出现浮肿 。 如果航天员不适应太空环境 , 身体不但不会变胖 , 可能还会出现体重下降 , 面部浮肿只是航天员变胖的假象 。
【|王亚平在太空中变年轻了?“天上一天,地上一年”是真的吗?】王亚平对此很乐观 , 她表示在太空中 , 自带美颜效果 , 人的皮肤在失重环境中就像做了“拉皮”一样 , 所以太空中的王亚平也依然美丽动人 。 这是王亚平的太空近照 , 现在看起来面部浮肿已经好了很多:
说到“天上” , 大家可能会想到一个传说:“天上一天 , 地上一年” 。 那么 , 天上的时间真的会变慢吗?航天员在太空中真的会因此而变得更年轻吗?
事实上 , 这种现象在理论上确实是可能出现的 。 该传说涉及到了一个现代物理学概念——时间膨胀效应 , 时间在不同参照系中的流逝速率并不是完全一样的 , 这是爱因斯坦相对论的一个重要结论 。
根据狭义相对论 , 相对于静止参照系 , 运动参照系的时间过得更慢 , 速度越接近光速 , 时间越趋于静止 。 另一方面 , 根据广义相对论 , 引力会放慢时间 , 引力作用越强的地方 , 时间过得越慢 , 在拥有极端引力的黑洞附近 , 时间走得非常慢 。
航天员在太空中快速飞行 , 上面的时间会过得比地球表面上慢 。 太空中的航天员距离地心更远 , 受到的引力作用更弱 , 所以上面的时间会过得更快 。 那么 , 航天员的时间究竟是变慢了还是变快了呢?
根据狭义相对论:
上式中 , Δt是地球表面的时间 , ΔT是空间站的时间 , v是空间站的飞行速度 , c是真空中的光速 。
代入数据可以算出 , 地球上每过1秒的时间 , 空间站上会过0.99999999967秒 。 因此 , 地球上每过一天 , 空间站上的时间会累计变慢大约0.0000285秒 , 也就是28.5微秒 。
根据广义相对论:
上式中 , ΔT是距离地心r的时间 , Δt0是距离地球引力场无穷远的时间 , M是地球质量 , G是万有引力常数 。