太空科學課（二十三）

今天，讓我們一起回到“天宮課堂”第四課，看看神舟十六號乘組的航天員老師為我們展示了哪些有趣的實驗。

中國空間站燃燒科學實驗柜內的甲烷燃燒圖像（左）與地面同種工況下的甲烷燃燒圖像（右）（圖源：中國科學院工程熱物理研究所、清華大學燃燒能源中心）

首先，來自北京的同學提出了一個有趣的問題：微重力環境下的燃燒現象和地面的有什么不同嗎？燃燒，你一定很熟悉。爸爸媽媽用燃氣灶做菜時的灶火、過生日時蠟燭的燭火，都是生活中常見的燃燒現象。你仔細觀察過一個物體燃燒時是什么樣的嗎？燃燒往往伴隨有明亮的火焰。火苗永遠都是向上“生長”，就像在物體上跳舞的小精靈一樣——頭部可以隨風搖擺，雙腳卻牢牢地抓在物體上。如果你稍微靠近火苗，還會感覺到溫熱甚至是灼燙。所以你發現了吧，燃燒是一種會發光、發熱的現象。雖然人類在遠古時期就已經開始用火了，但是關于燃燒的原理，依然有很多值得研究的問題。在我們的空間站中，就有專門用來研究微重力環境下燃燒現象的燃燒科學實驗柜呢！

地面上的火焰我們都很熟悉了，那空間站的火焰是什么樣的呢？隨著航天員將點燃的火柴靠近蠟燭的棉芯，棉芯也隨之被點燃。不過，蠟燭頂端的火苗卻與地面的不同，竟然是球形的！

空間站燭火與地面課堂燭火對比

回想一下你見過的蠟燭火苗，在沒有空氣流動的干擾下，火苗是不是上端細、下端粗，近乎呈一個圓錐體？為什么空間站中的火焰形狀這么奇特呢？其實，與其說是空間站的火焰形狀特殊，不如說是地面的重力環境導致火焰出現了更復雜的圓錐體結構。當蠟燭燃燒時，我們所看到的火苗其實是可燃物質與氧氣在發生劇烈的化學反應，反應產生的高溫會將其附近的空氣加熱。相同體積的熱空氣比冷空氣更輕，就會向上運動，推動火苗向上走。而蠟燭周圍的冷空氣又會聚集過來補充熱空氣的位置，這樣就會把火苗向內“夾”成一個長條的形狀。而火苗離蠟燭越遠，可燃物質的含量就越少，火焰自然就會變弱甚至消失，這就是火焰頂端會更加細小的原因。

而在空間站中，同樣是火焰把它周圍的空氣加熱，但是微重力環境下的熱空氣并不會向上飄，而是繼續穩穩地停留在火焰附近，周圍的冷空氣也補充不進來，所以火焰就只能以一個近似球體的形狀存在了。值得一提的是，由于空氣的補充比較緩慢，所以空間站中的火焰無法得到地面上同樣的氧氣供應，燃燒就會不夠充分，火苗看上去會更暗些，溫度也會稍低些。

太空熊貓君鄭重提醒你：關于燃燒的實驗你不可以輕易嘗試，要在大人的監督和幫助下完成。火焰是非常危險的，一不小心就可能引起火災，給自己和家人帶來傷害。平時也不要玩火，遇到火情記得要第一時間撥打消防電話119 喲！

本期“節日連連看”答案：

4 月1 日 國際愛鳥日

4 月8 日 國際珍稀動物保護日

4 月22 日 世界地球日

5 月22 日 國際生物多樣性日

6 月5 日 世界環境日

6 月8 日 世界海洋日

6 月22 日 世界雨林日