窗敲雨

2021年12月9日15點40分，“天宮課堂”準(zhǔn)時開課。

隨著一顆旋轉(zhuǎn)的陀螺，鏡頭轉(zhuǎn)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(jìn)行了介紹，還在失重條件下為大家演示了多項教學(xué)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(zhì)相當(dāng)親水。當(dāng)紙片接觸到水時，毛細(xì)作用會使水快速地進(jìn)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(xù)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(huán)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(fù)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(tài)。

表面張力是由分子間作用力產(chǎn)生的，因此它的效果在失重環(huán)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(chǎn)生：在水的表面，水分子在內(nèi)外兩側(cè)受到了不同的分子間作用力：內(nèi)側(cè)的力來自其他的水分子，外側(cè)的力則來自空氣分子?？諝鈱λ淖饔昧Ρ人肿又g的作用力小很多，因此表面的水分子就產(chǎn)生了向內(nèi)收縮的趨勢。

表面張力大小與液體的性質(zhì)有關(guān)，水分子之間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，因此水擁有相當(dāng)大的表面張力。

失重狀態(tài)下的“球形水”非常引人注目，不過觀察這種現(xiàn)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(dāng)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(lán)色，并向其中投入了半顆泡騰片。泡騰片迅速產(chǎn)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(huán)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(nèi)部，很難消散。如果在失重的“水球”中吹一些氣，或者放進(jìn)泡騰片，都能很好地觀察到這種現(xiàn)象。

正如王亞平在實驗演示結(jié)束時說的那樣：“地球，是我們?nèi)祟愒谟钪嬷械膿u籃。但是人類不可能永遠(yuǎn)生活在搖籃里。如今，我們已經(jīng)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(yuǎn)深空?！?/p>