CICC科普栏目|同样赏月,航天员在太空舱看到的跟你有什么不同?

地球、月球和空间站快捷印象。图片来源:作者自绘

如果按这个图来理解,那么随着空间站围绕地球运行,它理应拥有非常广阔的活动空间和灵活多变的视角,可以看到地球上看不到的一些月球侧背面。然而这三者的实际位置关系是怎样的呢?我们改用真实世界的比例来感受一下(长图警告):

地球、月球和空间站的实际位置。图片来源:作者自绘

从这幅图可以了解两件事:一是月球到地球实在太远太远了,二是空间站飞得实在太近太近了。因此,空间站和地面上拥有的望月视角基本相同,看到的月亮的大小盈亏也是一样的。

说起月球之远,有个流传已久的说法:地球和月球之间,可以并排摆下太阳系其他七大行星。在此我们郑重确认,这个说法一点儿没错。

地月之间可以并排摆下其他七大行星。图片来源:NASA-JPL

明月几时有,让我掐个表

地球上的我们,中秋前后打招呼可能是:“晚上您赏月了吗?”但要是问航天员,恐怕就得换种方式了,而这与空间站跟地球“离得近”有关。

先说空间站之近,为什么不把空间站放得更高些,而是让它贴着地球飞呢?这里有几个原因:

一、对于长期微重力环境下的科学应用研究,近地轨道够用了。

二、更高的轨道需要更强的运载火箭,也意味着更高昂的发射和维护成本。

三、再高就是范艾伦辐射带,长期驻留会带来极大的健康风险与设备风险。

在这么低的轨道上——轨道越低,飞得越快——天宫空间站每绕地球一圈只需要 90 分钟,所以,地球上的一天,空间站上可以看到 16 次月出月落,其中有一半发生在我们的白天。如果我们问候航天员中秋快乐,不但要问“吃月饼没?赏月了没?”还可以问“赏到今天的第几次月了?”

月亮怎么“跳起舞”了?

前文说“空间站和地面上的望月视角基本相同”,有没有不那么“基本”的、足以让航天员留意到的现象呢?还是有的。

举起一根手指,分别闭上左眼和右眼去看它,会发现它在背景中位置有变,这也是立体感的成因。世界各地的人,由于所在地点不同,同一时刻看到的月球在星空背景中的方位也有差异。从地球这头到那头,各自看到的月球方位,在同一星空背景中能够相差 2°——这个数字可不小,要知道月亮在天上也只占 0.5°。但只要你不跟地球另一头的朋友认真拍照对比,就难以体会这个差异。

同一时刻不同地点所见的月球在星空中位置有异。图片来源:作者制图,Stellarium 模拟星空

但是空间站就不一样了,它只用 45 分钟就能从地球这头飞到那头,所以能够主动制造显著的视角差异。在这 45 分钟里,看着月亮在璀璨的星空中缓缓漂移 3、4 个自身大小,这个场面颇具立体感,呆在地面一处赏月的人是无法感受到的。

空间站可以在 45 分钟内察觉月球在星空背景中的漂移(未按真实比例)。图片来源:作者制图

策划制作

作者丨曲炯 科普创作者

审核丨刘茜 北京天文馆研究员

策划丨丁崝

责编丨丁崝

审校丨徐来、张林林返回搜狐,查看更多