神舟十三号航天员王亚平的太空生活:“天上一天,地上一年”是真的吗?(3)

2021-11-25 14:33     火星一号

代入数据可以算出,地球上每过1秒的时间,空间站上会过0.99999999967秒。因此,地球上每过一天,空间站上的时间会累计变慢大约0.0000285秒,也就是28.5微秒。

根据广义相对论:

王亚平在太空中变年轻了?“天上一天,地上一年”是真的吗?

上式中,ΔT是距离地心r的时间,Δt0是距离地球引力场无穷远的时间,M是地球质量,G是万有引力常数。

代入数据可得,地球上每过1秒的时间,空间站上会过1.00000000004016秒。因此,地球上每过一天,空间站上的时间会累计变快大约3.5微秒。

综合而言,地球上每过一天,空间站上的时间会累计变慢25微秒。王亚平将会在太空中待半年的时间,到了那时,她身上经历的时间将会比地球上的我们更慢大约0.0046秒,也就是4.6毫秒。因此,从相对论角度来看,王亚平在太空中确实变得更年轻了。

王亚平在太空中变年轻了?“天上一天,地上一年”是真的吗?

尽管这种时间差异极其微小,在航天员身上的变化可以忽略不计,但对于时间精度要求极高的导航卫星而言,这是不可忽略的。由于相对论的时间膨胀效应,导航卫星上的原子钟每天累计走快大约38微秒,而信号以每秒大约30万公里的速度在天地间传播,所以定位误差每天累计超过10公里,所以必须要消除相对论效应。

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此外,通过上述公式可知,如果未来人类可以建造出亚光速飞船,让飞船的速度接近光速,时间膨胀效应将会变得非常强大。如果飞船的速度达到光速的99.5%,宇航员乘坐这样的飞船飞向宇宙,当他在太空中飞行1年后回来,地球上已经是10年之后。

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