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天上一天,地上一年?太空人在月球待一天,地球上是過了多久?

2024-02-09科學

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綜述

神話傳說裏都講「天上一天,地上一年」,孫悟空曾上天庭當了弼馬溫,後來嫌官小一氣之下又回到了花果山,卻發現人間已經過去了幾十年。 可見古人很早就有了相對的時空觀。

那麽古人的這種觀念又是從何而來的呢?如果把一名太空人送去月球,度過一天時間, 地球上又經過了多久呢?

奇異傳說

【西遊記】成書於明代,但其實在南北朝時期古人所寫的傳說裏, 就存在「天上一天,地上一年」這樣的說法了。

劉義慶是南朝的著名文學家,他寫有一本名叫【幽明錄】的誌怪小說。小說裏有個故事講,在漢明帝時期,有劉晨,阮肇兩男子去天台山上采集谷皮(楮樹皮,可以用來織布造紙),卻不想在山裏迷路了。

二人兜兜轉轉了一個月也沒走出去,就在絕望之際,兩個容貌絕美的仙女出現了。 兩個仙女對劉,肇二人很有好感,把二人帶回家做了夫君。

劉,肇二人在仙女家中停留了約半年時間,因為思鄉心切,就向仙女告辭。 可當二人回到家中才發現,村裏已經過去了百余年 ,現在家中的人已經是他們的七代孫了。二人懊悔莫及,又返回去尋找仙女妻子,自此以後就再也沒有人見過二人了。

仙女洞府不過半年,人間卻已百年。與之類似的還有【述異記】中故事,話說有個名叫王質的人上山打柴,下山時偶遇兩個仙人在下棋。王質看得入迷,仙人下完棋,他手中柴斧的斧柄都爛掉了。 等他再回到村子裏才發現,同輩人都已經去世一百多年了。

元明時期,小說雜劇興起。文人們就把前人的設定用在了故事裏, 逐漸就形成了「天上一天,地上一年」的說法。 那麽這個腦洞古人最初是如何想到呢?

說法的由來

在古代,歷朝歷代都設有欽天監這一職位,可能名字各有不同,但性質都是一樣的,主要負責觀測天象,制定節氣和歷法之類的工作,相當於如今的氣象局和天文台。

古人在觀測天象時,發現了一個奇特的現象 。假如一種星象在上個月出現在天空正中位置(也就是子午線)的時間是子時,那麽這種星象在本月出現在子午線的時間必定會是亥時,提前一個時辰。 等到本月子時,星象已經移動了一段距離。

古人因此認為,人間經歷一個月的時間,天上只度過了一個時辰。 一年有12個月,一天有12個時辰,換算下來就是人間經歷一年,天上只經歷一天。

出現這種現象的原因在於地球公轉帶來的時間誤差。古人將太陽連續兩次出現在子午線的時間間隔設定為一日,然後平均分成從子時到亥時12個時辰。

然而地球是存在公轉的,受公轉的影響,當地球自轉一圈後,太陽並不會出現在子午線上。地球還要再多轉1/365圈,才會再次看到太陽回到子午線上。 這也是為什麽地球自轉的具體時間是23時56分4秒。

地球公轉可以影響人們觀測太陽的位置,但對人們觀測其他恒星位置的影響可以忽略不計,因為這些恒星距離地球實在是太遠了, 比如常見的北極星就距離地球433光年

當在地球上觀測北極星時,地球自轉一圈23時56分4秒的時間,北極星已經到底了昨天原來的位置,但卻要再過約4分鐘才能計為一天。

每天積累4分鐘的誤差,一個月就是120分鐘,正好2個小時,一個時辰, 一年就是12個時辰,這也就是「天上一天,地上一年「。

月球地球時間差

到了月球上,太空人就真的可以體驗到古人想象中的時間差了。 月球自轉周期約29天,公轉周期約為27天,差不多將近一個月。 如果一個人在月球上體驗一次太陽的東升西落,那麽地球上就過去了近一個月的時間。

月球上的白天和黑夜都很漫長, 和地球的時間相差近30倍 ,在月球上度過12天 ,地球就已經過去了 一年的時間

如果是在其他星球上,這個時間差又會有所不同。 比如,金星的公轉周期為224.7天,在金星一年就只有224.7天。 但金星自轉一周卻需要243天,在這裏一天的時間比一年的時間都還要長。

人對時間的感知是相當主觀的,如果一個人真的在月球上生活,在經歷一次太陽的東升西落後,他並不會真的感覺自己度過了一天時間, 他只會感覺白天和黑夜都無比漫長。

時間同樣又是客觀的,並不是換了一顆星球後,時間就真的會變快或者變慢。人生活在其他星球,時間在他身上留下的痕跡並不會不同於地球, 並不會因為這顆星球上「一天「或」一年「的定義比地球快或慢,衰老因而也加快或減緩。

結尾

相對論中,時間和空間二者緊密聯系,相互影響,同時時間也會受到重力作用的影響。但無論是在那顆星球上, 一秒種依然是一秒鐘,一分鐘依然是一分鐘 ,時間並不會因為星球的自轉公轉和地球不同而發生扭曲。

放到現實中,時間又很抽象。月球上一天對應地球約29天,但人具體的感知卻不能如此換算。也許在未來,人類開啟太空時代後,會發明一套全新的時間計量系統,以此適應不同星球。

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