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宇航员在太空看到的宇宙,是白天还是黑夜 [复制链接]

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我们经常可以看到一些宇航员在太空漫步的图片,其实这里面很多都是合成的图像。从目前来看,能够容纳宇航员在太空中工作的地方只有国际空间站了,那里距离地球表面公里左右,大概一个半小时就可以围绕地球运行一周,如果在空间站中的宇航员细心留意的话,那么在地球上计时所用一天(24小时)的时间,在空间站内部可以看到日出和日落16次左右。有的朋友不禁要问了,宇航员在外太空中看到的宇宙,到底是白天还是黑夜呢?

由于地球的自转,在地球上能够形成不断变化的晨昏线,这条线就是区分地球白天和黑夜的分界线,我们处在太阳照射到的半球,觉得周围都是明亮的,我们自然认为就是白天,反之就是黑夜。

而在月球上,同样拥有着这条晨昏线,不过假如你站在月球的“白昼区”,也不会像地球上的那样周围都是明亮的,仰头望去只有太阳所在的地方是一个明亮的圆形光源,其它距离更远的恒星,呈现的是一个个小的光斑,但是如果不是正对着太阳看的话,这些星星所发出的光线,在空中的亮度应该比地球上清晰得多。我们如果低头看看月球的表面,也只能看到明亮与黑暗区块共存和交错分布的现象,并不会像地表那样几乎全是明亮的状态。

之所以出现这样的情况,主要的原因在于地球拥有比较浓密的大气层。来自太阳的光线,是包含着伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波多种射线共同组成的复合型电磁波,能够激发人眼视觉神经系统来感知明亮程度和颜色的,是其中的一小部分-可见光。当太阳光线照射到地球的大气层之后,由于气体分子和一些尘埃物质的存在,一小部分光线的能量被吸收,从而增加了这些气体分子和尘埃物质的内能,于是温度得以提升,通过大气层的光线来到地表之后,其中的一部分能量也会被地表的各种物体所吸收,从而地球的整体就会被太阳辐射所“加热”。

与此同时,无论是大气层中的气体分子、尘埃物质,还是地表的各种物体,除了吸收一部分的光线能量以外,对太阳光线会还会产生不同程度的反射、折射和衍射作用,整个大气层的空间中拥有数不胜数的气体分子,那么太阳光线就会反复发生这种反射、折射和衍射,最终的结果就是将整个大气层空间都“照亮”了,几乎每一处暴露的区域,人眼观察所至,就会刺激到人眼的视觉神经系统,我们自然而然地认为这就是白天。

因此,当没有外界光源、或者外界光源非常微弱、再或者没有大气层持续反复地对光线进行反射、折射和衍射的作用,我们人眼的视觉神经系统就很难被刺激形成视觉信号传递到大脑中,大脑判断的信息就是周围的环境空间“一片黑暗”,这就是我们认为的黑夜。对于外界没有光源或者外界光源非常微弱的情况,可以很容易联想到太阳下山以后,整个天空中除了月球反射的太阳光线外,再也没有太大的光源,这种光线强度与白天相比低了很多很多倍,即使满月时分,我们视觉系统判断出来的也是非常微弱的光照信息。如果我们能够站到海王星的表面,由于光线在宇宙空间传输过程中会有一定程度的“损耗”,太阳光线在到达海王星以后的能量密度就非常低了,我们即使在海王星的“白天”,也体会不出昼与夜的区别了。

下面,再来看看没有大气层的情况。地球的大气层从低到高依次分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层,其中热层距地面的高度为80-公里之间,散逸层的高度距地面到公里之间,其实这两层中的大气已经非常稀薄了。国际空间站所处的轨道位置,就处在热层之中,那里由于空气分子数量非常稀少,以至于发生对太阳光线的折射、反射和衍射效应不明显,所以假如我们处在国际空间站之中,能够透过玻璃朝外看的话,周围应该是一片漆黑的环境,太阳在画面中就像一个光球一样,点缀在巨大的“黑幕”中。

由于空间站内部具有标准的气压,说明空气分子密度水平与地球大气层下端差不多,所以太阳光线如果通过玻璃照射进来的话,那么就会发生和地球大气中同样的现象,光线通过无数次的反射和折射,最终将空间站的内部完全照亮,与空间站之外形成了明显的反差。

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