最貴網課：中國空間站內的“御水術”

窗敲雨

2021年12月9日15點40分，“天宮課堂”準時開課。

隨著一顆旋轉的陀螺，鏡頭轉入了中國空間站。隨后，由神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富組成的“授課小組”不僅對在軌工作場景進行了介紹，還在失重條件下為大家演示了多項教學實驗。這也是繼2013年首次太空授課活動后，“太空班”再次開課。

“太空教師”王亞平從水袋里擠出了一些水，這些水自然而然地變成了球形，并懸浮在空中。

隨后，王亞平使用圓形支架從水袋取出了一張水膜，并放入了那朵與女兒一起制作的小紅花。小紅花在水膜上逐漸綻放。紙張的主要成分是纖維素，這種物質相當親水。當紙片接觸到水時，毛細作用會使水快速地進入紙張纖維的縫隙中，將紙浸濕。紙張纖維吸水膨脹，這會使折痕逐漸平展，制造“開花”的效果。

隨后，王亞平繼續向水膜中加水，讓它變成了一顆晶瑩剔透的水球。

在空間站環境下，不再受重力束縛的水總是會懸浮在空中，并形成圓圓的“水球”。即使輕輕擾動水球，它依然會恢復球狀——這是因為在表面張力的作用下，水總是傾向于保持表面積最小的形態。

表面張力是由分子間作用力產生的，因此它的效果在失重環境下不受影響，而且因為去除重力因素看起來更明顯了。

我們可以這樣理解表面張力的產生：在水的表面，水分子在內外兩側受到了不同的分子間作用力：內側的力來自其他的水分子，外側的力則來自空氣分子。空氣對水的作用力比水分子之間的作用力小很多，因此表面的水分子就產生了向內收縮的趨勢。

表面張力大小與液體的性質有關，水分子之間存在較強的氫鍵作用，因此水擁有相當大的表面張力。

失重狀態下的“球形水”非常引人注目，不過觀察這種現象也不是必須飛到太空。其實，我們身邊就有許多因為失重變成球形的水，比如從水龍頭滴下的水滴，或者從天而降的雨水（當然，受空氣阻力影響，下落的水滴底面會變得有些平）。

展示完球形水后，王亞平將水球染成了藍色，并向其中投入了半顆泡騰片。泡騰片迅速產生了大量的氣泡，但神奇的是，這些氣泡并沒有逸出，而是讓水球變成了氣泡球。

這是因為，和表面張力不同，浮力是依賴重力的作用力。因此到了失重環境中，浮力就會“失效”：水中的氣泡不再浮上表面，而是長時間待在水的內部，很難消散。如果在失重的“水球”中吹一些氣，或者放進泡騰片，都能很好地觀察到這種現象。

正如王亞平在實驗演示結束時說的那樣：“地球，是我們人類在宇宙中的搖籃。但是人類不可能永遠生活在搖籃里。如今，我們已經擁有了自己的空間站。相信未來，中國人的腳步一定會踏入月球、火星和更遠深空。”