“天宫课堂”第四课科学实验妙趣横生

章文

9月21日下午，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”——神舟十六號航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来一节精彩的太空科普课。

在约48分钟的互动交流授课过程中，三位“太空教师”在轨演示了球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及又见陀螺实验等一系列炫酷又有趣的实验，天地间掌声和笑声此起彼伏。

空间站中蜡烛的燃烧与地面究竟有什么区别？课堂上，当蜡烛被点燃后，可以看到，与以往地面蜡烛的锥形火焰不同，空间站中燃烧的蜡烛火焰呈现蓝色，形状近似球形。朱杨柱轻轻转动蜡烛，火焰的形状几乎没有变化。

为什么会有这样的差别呢？桂海潮解释：因为在地面有重力的作用，燃烧后的热气上升冷气下降形成了浮力对流，因此蜡烛的火焰呈锥形。而在空间站里，微重力环境几乎消除了这种浮力对流，燃烧后的气体向各个方向运动的趋势相同，不管蜡烛的方向朝向哪里，它的火焰都近似球形。此外，在空间站里，燃烧对流十分微弱，氧气的补充不如地面及时，蜡烛的燃烧也不如地面充分，火焰的温度也会更低一些，蓝色火焰就是燃烧温度低的一个表现。

在奇妙“乒乓球”实验中，桂海潮拿着乒乓球拍去触碰水球，飘浮在空中的水球没有破裂，而是牢牢地粘在球拍上。这时，朱杨柱拿出了包裹着干毛巾的乒乓球拍，只轻轻一碰，水球就像乒乓球一样弹开了。朱杨柱讲解：“除了表面张力使水球不容易破裂之外，毛巾表面还布满了疏水的微绒毛，有很好的疏水性能。”

随着镜头的转换，朱杨柱带着大家来到了一个一米见方的标准网格布前，他拿出一个质量为500克、直径是49.5毫米的实心钢球，放到网格布中间。桂海潮也拿出了一个一模一样的钢球，抛出去碰撞之前那个静止的钢球，只见静止的钢球开始了运动，而被抛出去的钢球却静止了。桂海潮接着拿出一个质量为100克的小钢球，用小球去碰大球。小球碰到大球之后调转了方向，大球却沿着小球初始的运动方向继续前进。桂海潮说：“同学们通过计算就可以发现，刚才我们演示的这些碰撞无论是接近于正碰的情况，还是斜碰的情况都满足动量守恒。”

在“又见陀螺实验”中，桂海潮手握快速自转的陀螺，陀螺自转时，他改变陀螺的方向时，自己也发生了转身。“陀螺快速自转具有了比较大的角动量，我改变陀螺方向的时候它的角动量就产生了显著变化，跟我的手产生了比较大的反作用力矩，让我轻松实现了转身。”桂海潮接着向同学们科普，“空间站就是用了同样的原理在太空当中转身。”

（摘自《光明日报》9.22）