“天上一日地上一年”并不是传说,科学家找到了这个地方
(1)“天上一日地上一年”并不是传说
古代的人们对神仙非常向往,他们认为神仙住在天上。此外,他们还觉得天上过了一天,人间就会过去一年,这也描写了仙人拥有无穷的生命和法力。其实,这种说法是没有科学依据的。不过,爱因斯坦的相对论可以实现这种情况,那就是当速度达到一定程度的时候,时间也就会变慢。

爱因斯坦根据相对论推测出人类是可以进行时空旅行的观点,就是基于这个原理,但想要实现是千难万难的。那么,“天上一日,地上一年”的说法是如何产生的呢,接下来就让我们来了解一下。

其实,“天上一日,地上一年”也是有一定依据的。要知道,人类夜观天象都会通过固定的星辰来判断方向和时间。古人观测星空时,每隔一个月后就会对比上个月观察到的现象。根据计算,当人类的时间过了一个月后,天上的星星只过了一个时辰。这样一来,我们会发现天上星星过了一晚后,人类的时间就已经过去一年的时间。因此,这才有了“天上一日地上一年”的说法。

当时的人类因为科技水平有限,所以对这些天文现象无法做出解释。但今天我们就有非常准确的答案,“天上一日,地上一年”其实是因为天体运动造成的。首先,古人把一天分成12等分,也就是12时辰,这就是根据太阳和地球划分的时间。人类在观测天上的其它恒星时,把一颗恒星连续两天经过同一位置叫做恒星日。

因为地球公转的影响,同一颗恒星到达地球中天的时间是不同的,也就是说地球自转要比地球公转恒星到达的时间要快。这时间大约是一个时辰,这相对于地球多转了365分之一圈,而这也是为什么天空中同一颗星星,每个月出现不同时间的原因了。

所以说,古时候很多传说或者奇异的现象到了今天都可以用科学来解释。对人类来说,地球、太阳系以及整个宇宙还有非常多的谜题,但因为我们的科技水平有限,所以我们目前还不能解释清楚,比如说UFO、虫洞、白洞等等。相信只要我们一直发展进步,这些问题都会迎刃而解的,到了那一天人类已经可以在太空中旅行,甚至接触到外星文明。

(2)世界那么大,我们的太阳系:
我们生活的世界是什么形状的?这个问题放到现在,即使小孩子也能够回答上来,“地球是圆的”。现在看来这是一个再简单不过的常识了。

但是人类搞清楚这个问题却花费了差不多两千多年的时间。早在公元前500年前,古希腊的哲学家毕达哥拉斯提出了地球是一个球体的设想。当然了他并没有多少科学证据证明地球是圆的。毕达哥拉斯之后又过了2000年,麦哲伦船队完成了第一次环球航行才证明了地球是圆的。
在漫长的历史岁月中,人们很难相信地球是圆的,是一个球体。“天圆地方”是人们对世界形状的认识。原因很简单,眼睛告诉我们世界就是这样的。当我们放眼望向四周,大地虽有山川峡谷的起起伏伏,但整体上就是平的。
为什么我们认识地球的形状花费了这么久的时间呢?一个重要的原因就是地球实在是太大了。

太空中可以看出地球的弧线
地球有多大呢?现代科学已经告诉我们答案了。地球的直径是12756公里,赤道周长大约4万公里。地球是太阳系中的一颗直径一万两千多公里的行星。现在知道地球有多大了吗?一万两千多公里是多大?不知道!反正地球很大。
通过这些数字描述我们很难搞清楚地球究竟有多大。我们不妨把地球和太阳系中的其它天体比较一下,或许就对地球的大小一目了然了。

这是一张经典的地球照片,叫做“蓝色弹珠”。它是1972年12月7日由阿波罗17号宇航员在距离地球45000公里处拍摄的。从这张照片中我们可以完整地看到地球的全貌。地球的的确确是一个球体。
01地球和月球
月球是地球的卫星。它到地球的平均距离是38.4万公里。月球的直径是大约3476公里。地球的直径大约是月球的3.7倍。把月球和地球放在一块儿就像是下面这样。从体积上看,地球有49个月球那么大。和月球相比较,地球是非常大的。

02地球和水星
水星是最靠近太阳的行星,也是太阳系八大行星中最小的一颗。水星是直径是4880公里。地球的直径大约是水星的2.6倍。地球的体积大约是水星的18倍。地球和水星放在一起就像下面这样。在水星面前,地球仍旧是一个大个子。

03地球和火星
火星是地球轨道外侧的行星邻居。火星到地球的距离在5500万公里到4亿公里之间。火星的直径是6779公里。地球的直径大约是火星的1.88倍。地球的体积大约是火星的6.6倍。在火星面前,地球还是一个大个子。

04地球和金星
金星是地球轨道内侧的行星邻居。金星是太阳系中大小最接近地球的行星。因此科学家把金星称作是地球的姐妹星球。金星的直径大约12104公里。地球的直径是它的1.05倍,体积是金星的1.16倍。因此金星和地球几乎一样大。

在太阳系中地球、水星、金星和火星是属于同一类行星。它们都是以硅酸盐石为主要成分的类地行星。它们四个在一起比较一下是这样的:地球是最大的类地行星,水星是最小的类地行星。

地地球、金星、火星和水星
05地球和海王星
在太阳系中除了4颗类地行星之外,还有2颗冰巨星,2颗气态巨行星。
海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的一颗。海王星是一颗巨大的冰巨星。它的直径是49244公里。海王星的直径是地球3.86倍。从体积上看,海王星大约有58个地球大小。地球在海王星的面前就像是月球在地球面前。在海王星面前,地球由大个子变成小个子了。

06地球和天王星
天王星是太阳系由内而外的第7颗行星。它和海王星一样也是一颗冰巨星。天王星的直径是50724公里,比海王星大了一些。它的直径大约是地球的4倍,体积大约是地球的64倍。因此在比海王星大一些的天王星面前,地球变得又小了一些。

07地球和土星
土星是一颗气态巨行星。它是太阳系中大小仅次于木星的行星。土星的直径是115454公里。它的直径大约是地球的9倍,体积大约是地球的764倍。土星有一个宽度可并排10个地球的土星环。因此,当地球和土星同框时显得非常的小了。

08地球和木星
木星是太阳系中最大的行星。木星的平均直径是139822公里,大约是地球直径的11倍。木星的体积有1300多个地球大,质量是地球的318倍。把地球放在木星跟前就像下面这样。

地球在木星面前就像是小孩子玩耍的玻璃弹珠放在了篮球面前。

09太阳系八大行星
如果太阳系的八大行星放在一块会怎样呢?

10地球和太阳
太阳才是太阳系中真正的王者。它的大小可以秒杀太阳系中的一切天体。太阳的直径是139.2万公里,直径是地球的109倍,体积是地球的130万倍。在太阳面前不仅仅是地球,太阳系的所有行星都变得十分渺小了。在下面的图中,你还能找得到地球吗?




上图下方从左边起第三个微微泛着蓝光的小点就是地球。这就是我们在宇宙中赖以生存的家园。它是那么的大,又是那么的渺小。
(3)太空时代科学家的星际旅行探索
现在是2021年,我们终于不用太担心我们的飞船在星际空间迷路了。天文学家科林·拜耳·琼斯(Coryn A.L. Bailer-Jones)利用恒星的位置和移动光,无论是近距离还是远距离,证明了宇宙飞船在太阳系之外进行自主飞行导航的可行性。

星际空间导航似乎不是一个紧迫的问题。然而,在过去的十年里,随着第一艘旅行者1号(2012年)和旅行者2号(2018年)越过太阳系边界,人类制造的仪器已经进入了星际空间。
“新视野”加入他们只是时间问题,未来还会有更多的探索。随着这些航天器离地球越来越远,与地球的通信时间也越来越长。
“新地平线”号目前距离地球近14光时,这意味着需要28小时才能发出信号并接收到回应;这不是一个不可能的跟踪和导航系统,而是一个笨拙的系统。

然而,在越来越远的距离上,这将不再可靠。
拜耳·琼斯在其论文中写道:“当到达最近的恒星时,信号将非常微弱,光的传播时间将长达数年。”该论文目前可在预印本服务器arXiv上获得,等待天文学界的同行评审。
“因此,星际飞船必须自主导航,并利用这些信息决定何时进行航向修正或开启仪器。这样的航天器需要能够仅使用船上测量来确定其位置和速度。”

在德国马克斯·普朗克天文研究所工作的拜耳·琼斯并不是第一个想到这一点的人。美国宇航局一直致力于利用脉冲星导航,利用死星的规则脉动作为银河系GPS的基础。这种方法听起来很不错,但由于星际介质对信号的失真,它可能会在更远的距离受到误差的影响。
有了星表,拜耳·琼斯能够证明,根据这些恒星的位置从航天器的角度变化的方式,可以高精度地计算出航天器的六维坐标——三个空间坐标和三个速度坐标。

他写道:“当航天器离开太阳时,由于视差、像差和多普勒效应,观测到的恒星位置和速度将相对于地球星表中的恒星位置和速度发生变化。”
“通过测量成对恒星之间的角距离,并将其与星表进行比较,我们可以通过一个迭代的正演模拟过程来推断航天器的坐标。”

视差和像差都是指由于地球运动引起的恒星位置的明显变化。多普勒效应是恒星发出的光波长的变化,取决于它是靠近观察者还是远离观察者。
因为所有这些影响都涉及到两个天体的相对位置,第三个天体(航天器)在不同的位置将看到不同的恒星排列。
事实上,很难确定到恒星的距离,但我们正在变得更好。盖亚卫星正在执行一项正在进行的任务,以绘制银河系的三维地图,并为我们提供了迄今为止最精确的银河系地图。

拜耳·琼斯用一个模拟的星表测试了他的系统,然后在1997年编制的Hipparcos 星表的附近恒星上,以相对论的航天器速度进行了测试。虽然这不如盖亚精确,但这并不十分重要——目的是测试导航系统是否可以工作。
仅需20颗恒星,该系统就可以确定航天器的位置和速度,精确到3个天文单位和每秒2公里(每秒1.24英里)。这种精度可以提高到恒星数的平方根的倒数;对于100颗恒星,精度下降到1.3天文单位和每秒0.7公里。

有些问题需要解决。该系统没有考虑到恒星双星,也没有考虑到仪器。其目的是表明这是可以做到的,作为实现这一目标的第一步。甚至有可能将其与脉冲星导航一起使用,以便两个系统可能能够最大程度地减少彼此的缺陷。
