文/太空熊貓君

如果你關(guān)注過(guò)前幾期雜志的內(nèi)容，就會(huì)發(fā)現(xiàn)今天的太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)有點(diǎn)兒眼熟，因?yàn)樵?013年的首次太空授課當(dāng)中，王亞平就做過(guò)類(lèi)似的水膜實(shí)驗(yàn)。不過(guò)，這次的水膜張力實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)更加豐富，保證讓你大開(kāi)眼界！

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，只見(jiàn)王亞平小心翼翼地將一個(gè)環(huán)形裝置伸到水囊之中，拿出來(lái)之后，環(huán)形裝置的邊框內(nèi)部就出現(xiàn)了一個(gè)水膜。王亞平將環(huán)形裝置豎直擺放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，又通過(guò)水囊的吸管向水膜上緩緩擠入更多水，水膜一點(diǎn)點(diǎn)變厚，竟然變成了一面邊緣薄、中間厚的放大鏡。隨后，王亞平拿出在家里和女兒一起折好的紙花，小心地將它放到水膜上，這朵粉紅色的紙花居然不停地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，漸漸綻放！

為什么水膜中的紙花可以綻放呢？這其實(shí)和紙的材質(zhì)有關(guān)系。我們知道，紙的主要成分是植物纖維，植物纖維中充滿(mǎn)了微小的空洞，當(dāng)我們將彎折過(guò)的紙張浸入水中之后，由于毛細(xì)作用，這些空洞會(huì)快速吸收大量水分，從而改變了紙內(nèi)部的張力，產(chǎn)生一種拉扯紙張恢復(fù)平直狀態(tài)的力量，所以紙花會(huì)慢慢綻放。你可能發(fā)現(xiàn)了，這個(gè)過(guò)程中并沒(méi)有重力的參與，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)在地面上也是可以操作的。你可以試著用彩紙折疊出一朵小花，將它放入水中，看看它會(huì)不會(huì)綻放。

毛細(xì)作用又稱(chēng)毛細(xì)現(xiàn)象，指浸潤(rùn)液體在細(xì)管里升高或不浸潤(rùn)液體在細(xì)管里降低的現(xiàn)象。液體與固體接觸時(shí)，液體附著在固體表面或滲透到固體內(nèi)部的稱(chēng)為浸潤(rùn)液體，反之則稱(chēng)為不浸潤(rùn)液體。能夠產(chǎn)生明顯毛細(xì)現(xiàn)象的細(xì)管叫作毛細(xì)管。磚塊吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水等都是常見(jiàn)的毛細(xì)現(xiàn)象。在這些固體中存在許多細(xì)小的空洞，起著毛細(xì)管的作用。

借著這朵美麗的“太空之花”，王亞平也為全國(guó)的中小學(xué)生送來(lái)了來(lái)自太空的寄語(yǔ)：“同學(xué)們，你們都是祖國(guó)的花朵，含苞待放，未來(lái)是你們的。希望你們的夢(mèng)想都能在這廣袤的宇宙中綻放?！?/p>

接下來(lái)，王亞平繼續(xù)向水膜注水，水膜越來(lái)越“胖”，轉(zhuǎn)眼間竟長(zhǎng)成了一個(gè)渾圓的水球！我們透過(guò)水球，看水球另外一側(cè)的王亞平的頭居然是倒著的。當(dāng)然了，水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)的精彩“大招”還在后面。王亞平邀請(qǐng)葉光富抽掉水球中的小氣泡之后，她又拿著一個(gè)空注射器向水球中注入了一個(gè)大氣泡。這一次，當(dāng)鏡頭再通過(guò)水球觀察王亞平的時(shí)候，居然出現(xiàn)了一正一反兩個(gè)圖像。水球中依然有倒著的王亞平頭像，而水球中的氣泡里呈現(xiàn)的則是正著的圖像。

為什么會(huì)出現(xiàn)一正一反兩個(gè)像呢？其實(shí)原理并不復(fù)雜，先說(shuō)倒立的像，就是我們之前講過(guò)的凸透鏡成像原理——當(dāng)物體距離凸透鏡兩倍焦距以外的時(shí)候，就會(huì)在凸透鏡的另一側(cè)形成倒立縮小的像。而當(dāng)我們?cè)谒蛑凶⑷肓丝諝馀荩凸饩€(xiàn)的傳播來(lái)說(shuō)，空氣泡將水球切割成了兩部分，光線(xiàn)從空氣進(jìn)入水球后，會(huì)再進(jìn)入空氣泡中，然后再次進(jìn)入水球，最后穿出水球回到空氣中來(lái)，這個(gè)過(guò)程中光線(xiàn)兩次穿過(guò)了水球。這兩部分的水球構(gòu)成了兩個(gè)凹透鏡，而凹透鏡可以形成正立、縮小的虛像。因?yàn)閮蓚€(gè)凹透鏡疊加了，所以我們看到的是倒立、縮小的像。

太空實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣不止于此，王亞平還給大家做了一個(gè)“太空歡樂(lè)球”。在葉光富抽走水球中的氣泡之后，王亞平向大家展示了半片泡騰片，并且號(hào)召地面上的同學(xué)們將泡騰片放入水中，觀察一下會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。在地面教室，同學(xué)們將泡騰片放入水中，只見(jiàn)大量氣泡從泡騰片上涌現(xiàn)出來(lái)，向上沖破水面而出，水杯中的水變得“波濤洶涌”。在太空中進(jìn)行同樣的操作，我們又會(huì)看到什么神奇的現(xiàn)象呢？為了讓實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，王亞平先在水球中滴入了幾滴藍(lán)色色素，水球瞬間被浸染成美麗的藍(lán)色。在水球中放入泡騰片之后，泡騰片的表面同樣釋放出了大量氣泡，但神奇的是，這些氣泡并沒(méi)有沖破水面而出，而是在水球中不斷聚集，水球緩緩地變大了。

為什么在地面上和太空中的現(xiàn)象會(huì)有這么大區(qū)別呢？我們需要先了解一下泡騰片。它是一種含有泡騰崩解劑的新型片劑，最常見(jiàn)的就是用來(lái)補(bǔ)充維生素C 的泡騰片，本次天宮課堂用的就是這一種。除了常規(guī)片劑具有的成分，泡騰片獨(dú)有的泡騰崩解劑主要由檸檬酸、蘋(píng)果酸或者硼酸等酸性物質(zhì)和碳酸氫鈉或者碳酸鈉等堿性物質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)我們將泡騰片放入水中之后，酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)會(huì)在水中溶解，并且中和釋放出二氧化碳，這個(gè)迅速崩解的過(guò)程可以將片劑的有效成分快速溶解在水中，便于人們服用和吸收。當(dāng)我們?cè)诘孛嫔鲜褂门蒡v片的時(shí)候，泡騰片溶解釋放出來(lái)的二氧化碳?xì)怏w受到浮力的作用，自然會(huì)快速地向水面移動(dòng)，進(jìn)而被釋放在空氣中。而太空中沒(méi)有重力，氣體自然也就不受浮力。氣體沒(méi)有固定的移動(dòng)方向，又被水的表面張力牢牢地固定在水球中，很難被釋放出來(lái)，所以水球就變成了“太空歡樂(lè)球”。

蔚藍(lán)色的“太空歡樂(lè)球”配上溶解中的泡騰片，看起來(lái)像極了我們的地球。王亞平說(shuō)：“地球是我們?nèi)祟?lèi)在宇宙中的搖籃，但是人類(lèi)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(lái)中國(guó)人的腳步一定會(huì)踏入月球、火星和更遠(yuǎn)的深空?！?/p>

同學(xué)們，從“太空之花”到“太空歡樂(lè)球”，我們能感受到專(zhuān)家們?cè)O(shè)計(jì)太空課堂的深意。他們不僅為我們展示了神奇的太空實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更希望借此在每個(gè)孩子的心中種下一顆科學(xué)的種子。中國(guó)空間站的建設(shè)，是我國(guó)載人航天工程的一大步，卻也只是中國(guó)人探索宇宙的第一步。在未來(lái)，中國(guó)人登上月球、火星，甚至抵達(dá)更遠(yuǎn)的地方都不是幻想，而邁出下一步的人，很可能就在聽(tīng)過(guò)“太空科學(xué)課”的你們中產(chǎn)生。

到這里，中國(guó)空間站首次太空授課的實(shí)驗(yàn)展示環(huán)節(jié)就結(jié)束了，接下來(lái)依然是天地連線(xiàn)互動(dòng)環(huán)節(jié)，同學(xué)們又提了哪些問(wèn)題？在太空中的生活、工作與所看到的風(fēng)景，和地面上又有哪些區(qū)別呢？別走開(kāi)，下一期太空熊貓君將繼續(xù)為你揭曉答案。