“天宮課堂”第四課科學(xué)實(shí)驗(yàn)妙趣橫生

章文

9月21日下午，“天宮課堂”第四課在中國(guó)空間站開講，新晉“太空教師”——神舟十六號(hào)航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮為廣大青少年帶來(lái)一節(jié)精彩的太空科普課。

在約48分鐘的互動(dòng)交流授課過(guò)程中，三位“太空教師”在軌演示了球形火焰實(shí)驗(yàn)、奇妙“乒乓球”實(shí)驗(yàn)、動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)以及又見陀螺實(shí)驗(yàn)等一系列炫酷又有趣的實(shí)驗(yàn)，天地間掌聲和笑聲此起彼伏。

空間站中蠟燭的燃燒與地面究竟有什么區(qū)別？課堂上，當(dāng)蠟燭被點(diǎn)燃后，可以看到，與以往地面蠟燭的錐形火焰不同，空間站中燃燒的蠟燭火焰呈現(xiàn)藍(lán)色，形狀近似球形。朱楊柱輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)蠟燭，火焰的形狀幾乎沒(méi)有變化。

為什么會(huì)有這樣的差別呢？桂海潮解釋：因?yàn)樵诘孛嬗兄亓Φ淖饔?，燃燒后的熱氣上升冷氣下降形成了浮力?duì)流，因此蠟燭的火焰呈錐形。而在空間站里，微重力環(huán)境幾乎消除了這種浮力對(duì)流，燃燒后的氣體向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)相同，不管蠟燭的方向朝向哪里，它的火焰都近似球形。此外，在空間站里，燃燒對(duì)流十分微弱，氧氣的補(bǔ)充不如地面及時(shí)，蠟燭的燃燒也不如地面充分，火焰的溫度也會(huì)更低一些，藍(lán)色火焰就是燃燒溫度低的一個(gè)表現(xiàn)。

在奇妙“乒乓球”實(shí)驗(yàn)中，桂海潮拿著乒乓球拍去觸碰水球，飄浮在空中的水球沒(méi)有破裂，而是牢牢地粘在球拍上。這時(shí)，朱楊柱拿出了包裹著干毛巾的乒乓球拍，只輕輕一碰，水球就像乒乓球一樣彈開了。朱楊柱講解：“除了表面張力使水球不容易破裂之外，毛巾表面還布滿了疏水的微絨毛，有很好的疏水性能?！?/p>

隨著鏡頭的轉(zhuǎn)換，朱楊柱帶著大家來(lái)到了一個(gè)一米見方的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格布前，他拿出一個(gè)質(zhì)量為500克、直徑是49.5毫米的實(shí)心鋼球，放到網(wǎng)格布中間。桂海潮也拿出了一個(gè)一模一樣的鋼球，拋出去碰撞之前那個(gè)靜止的鋼球，只見靜止的鋼球開始了運(yùn)動(dòng)，而被拋出去的鋼球卻靜止了。桂海潮接著拿出一個(gè)質(zhì)量為100克的小鋼球，用小球去碰大球。小球碰到大球之后調(diào)轉(zhuǎn)了方向，大球卻沿著小球初始的運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)前進(jìn)。桂海潮說(shuō)：“同學(xué)們通過(guò)計(jì)算就可以發(fā)現(xiàn)，剛才我們演示的這些碰撞無(wú)論是接近于正碰的情況，還是斜碰的情況都滿足動(dòng)量守恒?！?/p>

在“又見陀螺實(shí)驗(yàn)”中，桂海潮手握快速自轉(zhuǎn)的陀螺，陀螺自轉(zhuǎn)時(shí)，他改變陀螺的方向時(shí)，自己也發(fā)生了轉(zhuǎn)身。“陀螺快速自轉(zhuǎn)具有了比較大的角動(dòng)量，我改變陀螺方向的時(shí)候它的角動(dòng)量就產(chǎn)生了顯著變化，跟我的手產(chǎn)生了比較大的反作用力矩，讓我輕松實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)身。”桂海潮接著向同學(xué)們科普，“空間站就是用了同樣的原理在太空當(dāng)中轉(zhuǎn)身?！?/p>

（摘自《光明日?qǐng)?bào)》9.22）