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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(jié)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(qū)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(xiàn)藍色,形狀近似球形。朱楊柱輕輕轉(zhuǎn)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(huán)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(xiàn)。
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?!?/p>
隨著鏡頭的轉(zhuǎn)換,朱楊柱帶著大家來到了一個一米見方的標準網(wǎng)格布前,他拿出一個質(zhì)量為500克、直徑是49.5毫米的實心鋼球,放到網(wǎng)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(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動方向繼續(xù)前進。桂海潮說:“同學(xué)們通過計算就可以發(fā)現(xiàn),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(zhuǎn)的陀螺,陀螺自轉(zhuǎn)時,他改變陀螺的方向時,自己也發(fā)生了轉(zhuǎn)身?!巴勇菘焖僮赞D(zhuǎn)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(chǎn)生了顯著變化,跟我的手產(chǎn)生了比較大的反作用力矩,讓我輕松實現(xiàn)了轉(zhuǎn)身?!惫鸷3苯又蛲瑢W(xué)們科普,“空間站就是用了同樣的原理在太空當中轉(zhuǎn)身?!?/p>
(摘自《光明日報》9.22)