國際空間站的軌道穿越白天和黑夜。

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小時重復一次的明暗循環(huán)。

(資料圖片)

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么樣子呢？

為何會有日夜之分？

地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)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(zhuǎn)之外，還會繞地軸自轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，朝向太陽的一面處于“白天”，照射不到陽光的一面則處于“夜晚”。地球自轉(zhuǎn)的速度非常快，約為每小時1670公里，但即使如此，地球每自轉(zhuǎn)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么樣的？

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(jīng)歷晝夜變化嗎？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公里，大約每90分鐘飛行一圈。在此期間，空間站約一半時間處于陽光照射下，另一半時間則身處地球的陰影中。因此空間站每轉(zhuǎn)動一圈，大約會經(jīng)歷45分鐘的光明和45分鐘的黑暗。

國際空間站上拍到的日出。由德國宇航員亞歷山大·格斯特拍攝。

國際空間站上看到的日落。

在24小時內(nèi)，國際空間站會圍繞地球旋轉(zhuǎn)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(chǎn)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(diào)節(jié)中扮演著關(guān)鍵角色。我們的晝夜節(jié)律遵從著地球上的光線規(guī)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(wù)之一的宇航員處在不停“倒時差”的狀態(tài)中，因此我們必須在國際空間站上創(chuàng)造一個“正常的”晝夜環(huán)境。

國際空間站如何模擬正常的晝夜環(huán)境

1. 固定一個時區(qū)

國際空間站采用協(xié)調(diào)世界時。這是一套全球性的時間標準，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；二是基于地球自轉(zhuǎn)得出的世界時。全球所有時區(qū)都是根據(jù)協(xié)調(diào)世界時調(diào)整的。

位于柏林的世界鐘。

為何采用協(xié)調(diào)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(gòu)參與，因此協(xié)調(diào)世界時無疑是最佳選擇，可以促進各機構(gòu)間的有效合作。

2. 控制國際空間站上的光照

在國際空間站任務(wù)開展早期，人們發(fā)現(xiàn)，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(diào)節(jié)。

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(tǒng)，用熒光燈提供照明。2016年，這些模塊被“固態(tài)LED模塊”取代，后者更持久、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(huán)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(xié)調(diào)世界時早上6點開始，到晚上9點結(jié)束。

在前幾個小時，光線被設(shè)定得較為明亮，模擬日間的照明水平。當宇航員需要執(zhí)行挑戰(zhàn)性較高的任務(wù)時，光線的波長會被調(diào)節(jié)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(jié)束時，光線則會調(diào)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(diào)暗，模擬夜間環(huán)境。這樣一來，等宇航員完成了一天的工作之后，就可以在睡袋中舒舒服服地躺下、好好休息一晚。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，這樣的光照規(guī)律有助于提高宇航員的工作效率。這些研究結(jié)果也促進了“情緒燈”等LED產(chǎn)品的商業(yè)推廣。

放松一下

國際空間站已經(jīng)采取了多種措施確保宇航員保持正常的生活規(guī)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里待一會兒，就能在短短90分鐘內(nèi)度過完整的“一天”了。

國際空間站中的穹頂艙。