想象一下,剛剛還在欣賞尼羅河三角洲畔城市的燈光,不到一小時后又凝望著喜馬拉雅雄偉的山巒。國際空間站(International Space Station , ISS)的宇航員們是少有的幸運兒,能從太空俯瞰地球的壯美景色,這千載難逢的珍貴經(jīng)歷使人類在大自然面前深感自身的卑微。
國際空間站不僅僅能讓人看到不計其數(shù)的自然及人工景觀的壯美景色。它也能讓宇航員們360°全方位零距離地接觸地球太空環(huán)境,并向他們展現(xiàn)大氣層的非凡活力,不論是低層大氣,還是不斷地被太陽風掃掠的磁場屏障。
視野最好的地方當屬穹頂艙(Cupola),一個于2010年接入國際空間站的觀察臺組件,共有7道窗。那么,在國際空間站上都可以看到哪些壯觀的景象呢?
1. 風暴和閃電
當國際空間站運行到有雷暴云的海域上方時,看到數(shù)量可觀的閃電并不算什么新鮮事。真正稀奇的是“精靈閃電”(lightning sprite,見下圖),空間站的宇航員們在8月10日觀察到了它。
和雷電類似,精靈閃電是一種放電現(xiàn)象。然而,這些迅捷鮮紅的精靈往往出現(xiàn)在高得多的地方(因為這樣的高度中存在許多處于激發(fā)狀態(tài)的氮),而不會出現(xiàn)在低層大氣中,所以很難從地面上觀測到。
2. 日升日落
國際空間站每90分鐘繞地球一周,宇航員們在24小時內(nèi)可以看到大約16次日出日落。每當太陽從地平線升起,或即將消失在地平線后時,從空間站視角上看,地平線宛若一道絢麗的彩虹。
不僅如此,從空間站視角看日出日落的全過程中,太陽還會顯示出不同的顏色:
這種顏色的變化是太陽光線的角度及陽光在地球大氣中的散射造成的。如果這樣嘆為觀止的景象也可以從地球上看到,那么我們的地球被冉冉升起的太陽漸漸照亮的景象,必將更加令人難以忘懷。
3. 群星和銀河
在地面上,大氣狀況和光污染影響了我們觀察群星或其他天體的能力。光線從冷熱不均的大氣層中穿過時會發(fā)生彎曲,使遙遠的天體看起來就像在閃爍一樣,而大氣層中的粉塵等顆粒讓我們難以觀察到星云、星系等模糊的天體。國際空間站的軌道在大氣層之外,所以宇航員們可以更清楚地觀察群星、銀河和其他天文特征。
4. 流星雨
國際空間站中的宇航員還可以看到流星在地球大氣層中的解體。這些小型天體是從小行星、彗星等天體中分離出來的碎片,當它們以很高的速度進入地球大氣層時,與大氣層摩擦產(chǎn)生的熱量會快速摧毀它們。從地面上能否看到流星很大程度上取決于天氣狀況,但國際空間站絕對能提供欣賞流星劃過天際的最佳坐席。
5. 極光
極光分為北極光和南極光,常在太陽風暴出現(xiàn)時形成,是太陽發(fā)射的高能粒子所形成的磁化云(即很強的太陽風)與地球磁場相互作用形成的。在與地球碰撞時,這些太陽粒子流激發(fā)了地球磁場中的粒子。
高能粒子進入上層大氣時會激發(fā)這一高度中的氮原子和氧原子,當這些原子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時,就會釋放出光芒,原子吸收不同大小的能量,就會發(fā)出不同顏色的光。一般來講,極光通常是綠色或紅色的絲帶狀光幕。
6. 宇宙射線
這里沒有圖。銀河系的宇宙射線并不是一種可見的現(xiàn)象。這些高能亞原子粒子來自于一些活動劇烈的天體,例如爆炸的恒星或黑洞。如果它們穿過人體,就可以傷害組織、破壞DNA,隨著時間推移,還會引發(fā)多種疾病。
大多數(shù)宇宙射線都不能穿過厚厚的大氣層。但由于國際空間站在這一安全區(qū)之外,宇航員們有更大的可能受到這些粒子的傷害。宇航員們在閉上眼時,經(jīng)常會看到閃光,而這種現(xiàn)象通常被認為是宇宙射線作用于視覺相關(guān)組織,例如視神經(jīng)或大腦中的視覺中樞的結(jié)果。
太陽風暴有著很強的磁結(jié)構(gòu),可以作為抵抗宇宙射線的護盾。當太陽風經(jīng)過地球時,宇航員們可以通過宇宙射線的減弱間接感受到,這種減弱現(xiàn)象又被稱作“福布希下降(Forbush decrease)”。真真切切地感受到經(jīng)過地球系統(tǒng)的太陽風,該是怎樣激動人心的體驗?。?/p>
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