中国空间站内的“御水术”，可能是你能看到的最贵网课

随着一颗旋转的陀螺，镜头转入了中国空间站。随后，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富组成的“授课小组”不仅对在轨工作场景进行了介绍，还在失重条件下为大家演示了多项教学实验。这也是继2013年首次太空授课活动后，“太空班”再次开课。

上课啦上课啦！丨央视新闻

对于很多科学知识而言，我们通过理论分析可以推测相关的现象。即使如此，当直观的展示如此真实地呈现在我们面前时，每个人仍然会被科学之美所震撼。

“天宫课堂”便向你与我揭开了宇宙之美中神秘的一角。

王亚平将一朵她和女儿在地球上做的小花折纸放在了水膜上，让这朵花在太空中绽放丨央视新闻

回顾本次课堂，水真是刷满了存在感：水膜、水球、充满气泡的水滴……水在空间站里变成仿佛拥有了魔法，成为了独特的存在。航天员如何制作球形水？做完实验后又该如何清理它们呢？

“太空教师”王亚平从水袋里挤出了一些水，这些水自然而然地变成了球形，并悬浮在空中。

挤出的水变成了悬浮的水珠丨央视新闻

随后，王亚平使用圆形支架在水袋取出了一张水膜，并放入了那朵与女儿一起制作的小红花。小红花在水膜上逐渐绽放。纸张的主要成分是纤维素，这种物质相当亲水。当纸片接触到水时，毛细作用会使水快速地进入纸张纤维的缝隙中，将纸浸湿。纸张纤维吸水膨胀，这会使折痕逐渐平展，制造“开花”的效果。

随后，王亚平继续向水膜中加水，让它变成了一颗晶莹剔透的水球。

在空间站环境下，不再受重力束缚的水总是会悬浮在空中，并形成圆圆的“水球”。即使轻轻扰动水球，它也依然会恢复球状——这是因为在表面张力的作用下，水总是倾向于保持表面积最小的形态。

水在失重环境下聚成大水球，甚至还能当透镜 | 央视新闻

表面张力是由分子间作用力产生的，因此它的效果在失重环境下不受影响，而且还因为去除重力因素而看起来更明显了。

我们可以这样理解表面张力的产生：

在水的表面，水分子在内外两侧受到了不同的分子间作用力：内侧的力来自其他的水分子，外侧的力则来自空气分子。空气对水的作用力比水分子之间的作用力要小很多，因此表面的水分子就产生了向内收缩的趋势。

表面张力大小与液体的性质有关，水分子之间存在较强的氢键作用，因此水拥有相当大的表面张力。

本次实验中，航天员们制作了一个“空心水球” | 央视新闻

失重状态下的“球形水”非常引人注目，不过观察这种现象也不是必须飞到太空。其实，我们身边就有许多因为失重变成球形的水，比如从水龙头滴下的水滴，或者从天而降的雨水（当然，受空气阻力影响，下落的水滴其实底面会变得有些平）。

在地球上，自由下落的水滴同样也会变成球形 | Chris 73/Wikipedia

展示完球形水后，王亚平将水球染成了蓝色，并向其中投入了半颗泡腾片。泡腾片迅速产生了大量的气泡，但神奇的是，这些气泡并没有溢出，而是让水球变成了气泡球。

这是因为，和表面张力不同，浮力是依赖重力的作用力。因此到了失重环境中，浮力就会“失效”：水中的气泡不再浮上表面，而是长时间呆在水的内部，很难消散。如果在失重“水球”中吹一些气，或者放进泡腾片，都能很好地观察到这种现象。

在水球中加入染料和泡腾片 | 央视新闻

这颗蓝色的气泡球就宛如我们美丽的地球，我们只有在太空中才能一睹它的全貌。而这或许就是我们向往太空的原因之一。

在太空玩水球是非常直观的实验演示，但做完实验认真收拾也很重要——毕竟，任由水滴四处飘散有可能会导致设备损坏。

在本次太空课堂里，航天员在将水膜上的纸花收起来时，使用了纸巾将纸花包裹住。其实在失重状态下，太空中的水滴是可以被纸巾或毛巾迅速吸收的。这是因为，毛巾吸水依赖的毛细作用也是来源于分子间作用力，因此效果不会受到失重的影响。

不过，亲水的毛巾与水之间有较强的分子间作用力，在缺少重力的环境下想要把水再拧出来就比较困难了……

缺少了重力作用，拧毛巾就比较困难了 | Canadian Space Agency

在失重环境下，毛细作用还应用到了意想不到的地方：有人利用它设计了一款适合太空的咖啡杯。这种杯子不再是圆柱形，而是形成了一个窄窄的尖角，液体可以在这里通过毛细现象自发地爬升到杯口，这样即使没有重力也能方便地喝到咖啡，而且不会让液体四处乱跑。

这次的太空课堂有趣而生动，但这也只是探索深空过程中的一声弦外之音，正如王亚平在实验演示结束时说的那样：

“地球，是我们人类在宇宙中的摇篮。但是人类不可能永远生活在摇篮里。如今，我们已经拥有了自己的空间站。相信未来，中国人的脚步一定会踏入月球、火星和更远深空。”

作者：窗敲雨

编辑：Luna、Owl

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