國際空間站上的宇航員如何分辨白天和黑夜？

2022年09月01日

新浪科技

國際空間站的軌道穿越白天和黑夜。

新浪科技訊

無論你對白天和黑夜的理解如何，對地球上的所有生物來說，晝夜都是一個每24小時重複一次的明暗循環。

然而，一旦你離開了我們的星球，這些定義就不再適用了。例如國際空間站上的宇航員們，你有沒有想過，他們感受到的白天和黑夜是什麼樣子呢？

為何會有日夜之分？

地球自轉產生了白天和黑夜。

地球除了會沿著橢圓形軌道圍繞太陽公轉之外，還會繞地軸自轉。在旋轉過程中，朝向太陽的一面處於「白天」，照射不到陽光的一面則處於「夜晚」。地球自轉的速度非常快，約為每小時1670公裏，但即使如此，地球每自轉一圈也需要24小時。因此我們每天的時長為24小時，其中約12小時沐浴在陽光下，12小時隱匿在黑暗中。

國際空間站上的晝夜是什麼樣的？

國際空間站

國際空間站的軌道離地表很近，因此用肉眼便可看到。

國際空間站上通常載有5至7名宇航員，他們在上面也會經曆晝夜變化嗎？如果會的話，和地球上的晝夜是否相似呢？

國際空間站上的日與夜

國際空間站的運行速度高達每小時27600公裏，大約每90分鐘飛行一圈。在此期間，空間站約一半時間處於陽光照射下，另一半時間則身處地球的陰影中。因此空間站每轉動一圈，大約會經曆45分鐘的光明和45分鐘的黑暗。

國際空間站上拍到的日出。由德國宇航員亞曆山大·格斯特拍攝。

國際空間站上看到的日落。

在24小時內，國際空間站會圍繞地球旋轉16次。因此地球上每過去一天，國際空間站上的宇航員都會目睹16次日升日落。

頻繁的日夜切換為何會產生問題

每天能從太空中看16次日出，這件事一開始聽上去可能很酷炫，但長此以往卻可能造成一個嚴重的問題。

從國際空間站上拍攝的地球夜景。

人體是按照24小時的周期運作的，而光線在周期的調節中扮演著關鍵角色。我們的晝夜節律遵從著地球上的光線規律，日出而作、日落而息。因此快速的晝夜切換會對宇航員的生物鐘造成不利影響。

但我們可不能讓這些承擔了全世界最重要任務之一的宇航員處在不停「倒時差」的狀態中，因此我們必須在國際空間站上創造一個「正常的」晝夜環境。

國際空間站如何模擬正常的晝夜環境

1.

國際空間站采用協調世界時。這是一套全球性的時間標准，由兩個因素決定：一是通過高精度原子鐘計算得出的國際原子時；二是基於地球自轉得出的世界時。全球所有時區都是根據協調世界時調整的。

位於柏林的世界鐘。

為何采用協調世界時？

前文提到，國際空間站是一個多國合作項目，有分布在世界各地的五大航天機構參與，因此協調世界時無疑是最佳選擇，可以促進各機構間的有效合作。

2.

在國際空間站任務開展早期，人們發現，即使每天給宇航員分配了8.5小時的睡眠時間，他們的睡眠狀況依然不佳。因此科學家決定對空間站上的光照進行調節。

事實上，「光照對人體的影響」正是NASA在國際空間站上開展的實驗之一。

國際空間站一開始使用的是「通用照明總成」系統，用熒光燈提供照明。2016年，這些模塊被「固態LED模塊」取代，後者更持久、成本更低、光線也更明亮。LED燈還能改變照明強度和波長，非常適合在空間站中模擬真實的晝夜環境。

國際空間站上宇航員的「一天」

在國際空間站上，宇航員的工作日從協調世界時早上6點開始，到晚上9點結束。

在前幾個小時，光線被設定得較為明亮，模擬日間的照明水平。當宇航員需要執行挑戰性較高的任務時，光線的波長會被調節到更加接近藍光的波段，從而提高宇航員的清醒度和警覺性。而在一天行將結束時，光線則會調成暖光，幫助宇航員更好地入睡。

睡袋。

從晚上9點半到次日早6點之間，光線會被調暗，模擬夜間環境。這樣一來，等宇航員完成了一天的工作之後，就可以在睡袋中舒舒服服地躺下、好好休息一晚。後續研究發現，這樣的光照規律有助於提高宇航員的工作效率。這些研究結果也促進了「情緒燈」等LED產品的商業推廣。

放松一下

國際空間站已經采取了多種措施確保宇航員保持正常的生活規律。不過，如果宇航員想欣賞一下奇異的太空景觀，他們只需要到穹頂艙裏待一會兒，就能在短短90分鐘內度過完整的「一天」了。

國際空間站中的穹頂艙。