“天宮課堂”第四課科學實驗妙趣橫生

章文

9月21日下午，“天宮課堂”第四課在中國空間站開講，新晉“太空教師”——神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮為廣大青少年帶來一節精彩的太空科普課。

在約48分鐘的互動交流授課過程中，三位“太空教師”在軌演示了球形火焰實驗、奇妙“乒乓球”實驗、動量守恒實驗以及又見陀螺實驗等一系列炫酷又有趣的實驗，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別？課堂上，當蠟燭被點燃后，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藍色，形狀近似球形。朱楊柱輕輕轉動蠟燭，火焰的形狀幾乎沒有變化。

為什么會有這樣的差別呢？桂海潮解釋：因為在地面有重力的作用，燃燒后的熱氣上升冷氣下降形成了浮力對流，因此蠟燭的火焰呈錐形。而在空間站里，微重力環境幾乎消除了這種浮力對流，燃燒后的氣體向各個方向運動的趨勢相同，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，燃燒對流十分微弱，氧氣的補充不如地面及時，蠟燭的燃燒也不如地面充分，火焰的溫度也會更低一些，藍色火焰就是燃燒溫度低的一個表現。

在奇妙“乒乓球”實驗中，桂海潮拿著乒乓球拍去觸碰水球，飄浮在空中的水球沒有破裂，而是牢牢地粘在球拍上。這時，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。”

隨著鏡頭的轉換，朱楊柱帶著大家來到了一個一米見方的標準網格布前，他拿出一個質量為500克、直徑是49.5毫米的實心鋼球，放到網格布中間。桂海潮也拿出了一個一模一樣的鋼球，拋出去碰撞之前那個靜止的鋼球，只見靜止的鋼球開始了運動，而被拋出去的鋼球卻靜止了。桂海潮接著拿出一個質量為100克的小鋼球，用小球去碰大球。小球碰到大球之后調轉了方向，大球卻沿著小球初始的運動方向繼續前進。桂海潮說：“同學們通過計算就可以發現，剛才我們演示的這些碰撞無論是接近于正碰的情況，還是斜碰的情況都滿足動量守恒。”

在“又見陀螺實驗”中，桂海潮手握快速自轉的陀螺，陀螺自轉時，他改變陀螺的方向時，自己也發生了轉身。“陀螺快速自轉具有了比較大的角動量，我改變陀螺方向的時候它的角動量就產生了顯著變化，跟我的手產生了比較大的反作用力矩，讓我輕松實現了轉身。”桂海潮接著向同學們科普，“空間站就是用了同樣的原理在太空當中轉身。”

（摘自《光明日報》9.22）