天上一天,地上一年?若宇航员在月球停留一天,地球上过了多久?

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传说,古代曾有十个太阳,它们晒得大地干旱,让老百姓都活不下去了。神射手后羿决定挽救人民,他登上高山一箭射下了九个太阳,并警告最后一个太阳:你必须每天按时升起按时落下,造福于人民。

后羿为民除害深得老百姓们的爱戴,昆仑山上的西王母因此给他送了一枚长生不老药,吃了就可以升天成仙。然而后羿深爱妻子嫦娥,不愿独自飞升因此将仙药藏在家里的百宝箱里。后羿的弟子逄蒙不知为何得知了这件事,于是就趁着后羿不在去偷药。这事儿正好被嫦娥撞见了,面对逄蒙的威逼利诱,心地善良的嫦娥心想:若是让这样的人吃了仙药,那老百姓不久倒大霉了吗?眼看逄蒙即将找到百宝箱,嫦娥抢先一步夺药到手,一口喝了下去。

嫦娥因此飞升到了月亮上。后羿回来后悲痛欲绝,可他无论如何也无法追上月亮。乡亲们感念嫦娥,就在院子里摆上她最喜欢吃的月饼,祈福她与后羿早日团圆,八月十五也因此成为了象征团圆的中秋佳节。

关于月宫,古人有天上一天,地上一年的说法。很多人认为这只是神话传说,然而宇航员月球的经历告诉我们,这很可能是一种误解。

人类登月的开始

与后羿不同,现代人类已经具备了登月的实力。人类登月的开始始于上世纪美苏冷战时期,当时美国和苏联之间的竞争十分激烈,太空竞赛成为两国展示科技和军事实力的重要舞台。苏联在1957年成功发射了世界上第一颗人造卫星——斯普特尼克一号,这震惊了整个美国。此后,苏联又在1961年将第一位宇航员尤里·加加林送上太空,成为世界上第一个进入太空的人类。这一系列事件使得美国感到了自身在太空探索方面的技术和声誉的压力。

在这样的背景下,美国总统约翰·F·肯尼迪于1961年5月25日在国会发表了一次重要演讲,他说道“我相信,这个国家在这个十年内,应该达到一个目标:美国人将安全地登上月球并返回地球。无论其对科学或是在和平时期下对人类的意义如何,这个目标都应该被实现。”这一宣言激发了整个国家的热情和决心,成为美国太空探索史上具有标志性的时刻。随后,美国国家航空航天局(NASA)开始了大规模的研究和开发计划。

阿波罗计划在1969年7月20日取得了巨大的成功,阿波罗11号任务中的宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为了第一个登上月球的人类,他在踏上月球的那一刻说出了著名的一句话“这是我的一小步,也是人类的一大步。”这一历史性时刻被全球各地的电视观众所见证,成为太空探索史上最具标志性的事件之一。

此后,美国继续进行登月任务,共计进行了六次载人登月任务,最后一次是在1972年。登月计划对于美国来说是一个极具挑战性的科技成就,不仅展示了美国在太空探索领域的领导地位,还为科学研究和技术创新做出了重要贡献,可谓是美国最光辉的一段历史。

月球上的时间

登月后最重要的就是各种探测工作,各种土壤、水源、环境等数据都在检测的范围内,时间当然也不例外。有人也许有疑问,时间有什么可检测的,不都是一天24小时吗?事实并不是。

哥白尼在16世纪提出了日心说,认为太阳是宇宙的中心,而地球和其他行星绕太阳运行。在日心说中,天体的自转是其中一个重要的观点。根据这个理论,行星和其他天体都有自己的自转轴,类似于地球的自转。这意味着它们会围绕自己的轴自行旋转,完成一天的周期。这一观点对于理解天体的运动和天文现象具有重要意义。

随后,爱因斯坦在20世纪初提出了相对论,科学界对于时间和空间的理解发生了革命性的变化。相对论指出,时间和空间是相互关联的,而且取决于观察者的运动状态和引力场的强度。这就导致了一个重要的观点:不同星球上的时间概念是相对的,完全不一样的。这意味着地球的一天大约是24个小时,但其他星球却大概率不是。

通过实地检测和科学研究,人们发现月球的一面始终朝向地球,这是因为它是地球的卫星,被地球潮汐锁定,其自转速度和公转速度完全一致,周期都是约27.32天。也就是说它的一天就等于地球的27.32天,同时它的一天也是它的一年。这就导致一个悖论,一个26岁的人在月球生活一年,他回到地球是否跟他一年前生下的儿子同岁?

对时间的错误认知

可以肯定的是,这是一个很常见的错误认知。在人类的日常生活中,我们通常使用太阳、月亮、时钟等作为参照物来感知和测量时间的流逝。这些天体和工具提供了一种相对稳定的参照框架,使我们能够组织和计量时间。

然而,时间本身是一个抽象的概念,它是我们用来描述事件顺序和持续性的方式。在物理学中,时间是作为一个维度来描述的,与空间一起构成了时空的框架。根据广义相对论的观点,时间与空间紧密相连,并且受到引力场和物体的运动状态的影响。因此,当我们离开了地球、太阳系甚至银河系时,时间的流逝会受到不同的影响。

地球的1天(24小时)是基于地球自转的现象来划分的。具体地说,地球自转是指地球绕着自身的轴旋转一周所需的时间。地球的自转周期是大约23小时56分4.1秒,被称为恒星日或星日。我们通常使用的日历时间是基于太阳在地球上的观测来划分的,即地球相对于太阳的位置和太阳在天空中的运动。这被称为太阳日或日常时间。

由于地球同时绕太阳公转,使得每一天的太阳高度和光照模式在一定程度上保持相似。为了与地球的公转周期相匹配,我们将一天划分为24个小时,每个小时划分为60分钟,每分钟划分为60秒。这样的时间划分系统被称为国际单位制(SI)时间。放在月球上,假若依然以月球自转一周为一天,那么月球的一个小时就相当于地球的20多个小时,度过的时间是一样长的。1个月球日约等于27.32个地球日,这意味着以月球角度来看,一个27.32地球岁的人就等于1月球岁而已。可以认为它们是不同的时间单位,就像1米等于100厘米一样。

2021年全球平均寿命为71.3岁。以此为例,如果一个人出生在月球,那他大约只能活2.6月球岁。当然这种假设现在是不成立的,因为我们到现在还没能在月球建立基地,甚至在美国之后还没有哪个国家将人送上月球。

结语

古人所说的“天上一天地上一年”其实是非常精确的说法。因为这句话原本描述的是太阳在黄道上运行一周天的时间,等于地球的一年。

从地球上看太阳,我们会发现太阳会在星空背景上移动,它会依次经过13个黄道星座正好运行一圈,所需的时间约为365.25 天,也就是地球的一年。古人观察到这个现象,就会很容易有“地球是宇宙的中心”、“天上一天地上一年”的看法。但后来我们知道,地球是围绕着太阳转的,黄道本身是由于地球的位置变化产生的。不过无论如何,古人“天上一天地上一年”的说法都是非常精确的。

即使从狭义上理解,也不能排除宇宙中存在自转周期为365.25 天的天体,比如离地球很近的金星,其自转周期就达到了惊人的243天。宇宙之大,实在是无奇不有。

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