球形火焰”是怎么形成的？

不同质量钢球

在微重力环境下进行碰撞

会发生什么？

9月21日15时45分

“天宫课堂”第四课正式开课

神舟十六号航天员

景海鹏、朱杨柱、桂海潮

面向全国青少年进行太空科普授课

这是中国航天员

首次在梦天实验舱内进行授课

“天宫课堂”第四课

干货满满、精彩无限

快来一起回顾这些知识点吧

蜡烛燃烧

在空间站和地面有啥区别？

在本次太空授课中

航天员在我国空间站内

进行了首次蜡烛点火实验

由于微重力环境几乎消除了浮力对流

燃烧后的气体

向各个方面运动的趋势相同

因此不管蜡烛的方向朝向哪里

火焰都近似球形

而在地面

由于受重力的作用

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

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

因此蜡烛的燃烧也不如地面充分

火焰的温度也会更低

用水球可以打

空间站“乒乓球”大赛？

进行一场空间站“乒乓球”友谊赛

需要用什么装备？

答案是：球拍、毛巾、水球

使用普通球拍

水球“乒乓球”没有破裂

而是牢牢粘在球拍上

使用毛巾加工成的球拍

水球不仅没有被吸收

反而弹开了

这是因为除了表面张力

使水球不容易破裂之外

毛巾的表面布满了疏水的微绒毛

有很好的疏水性能

比赛结束后

太空“乒乓球”赛专用水球

还被一口吞掉

自转的陀螺改变方向

能带动航天员一起转？

在空间站

航天员手握快速自转的陀螺

改变陀螺的方向

‍航天员‍的身体也会随之运动

这是由于陀螺快速自转

产生了角动量

再改变它的方向时

角动量会产生显著的变化

陀螺与航天员的手

产生了反作用力矩

从而让航天员轻松地实现了转身

据悉，本次授课活动

分别在北京、内蒙古阿拉善盟

陕西延安、安徽桐城及浙江宁波

设置了5个地面课堂

约2800名学生代表参加了现场活动

@同学们

前3课知识点你还记得吗？

这些重点，快来复习！

“天宫课堂”第一课

2021年12月9日，“天宫课堂”第一课开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行“太空授课”。

本次“太空授课”活动采取天地互动方式进行，在中国科技馆设置地面主课堂，在广西南宁、四川汶川、香港、澳门设置地面分课堂。

01

浮力消失实验

在地面上，乒乓球放入水里，会浮到水面上，那么在太空中做同样的实验乒乓球“浮不浮”？

答案是：不浮！

这项实验所展现的是浮力和重力伴生的现象。浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压强差。当重力消失时，液体内部压强相同，浮力也就消失了。

不过地球表面难以让浮力消失，这个试验很难直观地展示出来。在空间站的微重力条件下，浮力和重力之间的伴生关系就可以非常清楚地显现。

02

泡腾片实验

泡腾片遇到水之后一般会产生很多气泡，那么在太空，泡腾片与水球相遇会发生什么？

答案是：变成一个充满欢乐的“气泡球”，而且阵阵飘香。

在地面环境中，将泡腾片扔进水球里，就能看到气泡上浮，可在中国空间站的失重环境中，因为浮力的消失，泡腾片扔进水中的产生的气泡不再上浮，而是相互挤压，最后就会形成一个很有意思的样子，这个水球也会被气泡撑得更大，就能看到水球一点点膨胀的效果。

03

水膜实验

在水膜实验中，王亚平将她和女儿在地球上制作的花朵折纸放进水膜，美丽的花朵瞬间绽放。

04

水球光学实验

王亚平往水膜里注入水，就得到了一个水球，接着往水球中注入一个气泡，神奇的景象出现了：透过水球和气泡能看到一正一反两个像。

当航天员往水球中打入一个气泡，因为在太空中浮力已经消失了，所以气泡不会向上飘，而是老老实实待在水球中，水球因此被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水。

这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈成为了一个凸透镜，所以呈现出一个倒立的像，内圈相当于变成了两个凹透镜的组合，这个时候又出现了一个正立的像。因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像。

05

太空细胞学研究实验展示

“天宫课堂”上，航天员叶光富给大家展示了，失重条件下的细胞生长发育研究。

荧光显微镜下观察到的心肌细胞，一闪一闪地跳动。

“天宫课堂”第二课

“天宫课堂”第二课于2022年3月23日在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合进行授课。

01

太空“冰雪”实验

在“四季如春”的中国空间站里，王亚平制作了一颗晶莹剔透的“冰球”——液体球结晶，外观像“冰球”实为“热球”。

在地面上，利用饱和液体结晶是分离和提纯固体物质的一种方法。

过饱和溶液是指浓度超过理论平衡浓度的溶液，多余的溶质会析出结晶，通过过滤、洗涤、烘干等步骤可以提取到纯度更高的固体物质。

过饱和溶液是一种不稳定的状态，受到外界因素扰动时，容易结晶。结晶会受很多因素影响，如温度、压力、剪切力、超声、外界磁场等。结晶的过程是在外界因素的影响下首先形成晶核，晶核逐渐长大完成结晶过程。

“天宫课堂”中王亚平老师在前两次挤过饱和溶液的过程中，在管口即发生结晶现象也说明了过饱和溶液的不稳定性，挤压带来的压力诱导了结晶。

02

液桥演示实验

地面重力环境下，水的表面张力微不足道，那么在太空的微重力环境下，液体的表面张力有多强？

液体表面张力是作用于液体表面，使液体表面积缩小的力。液体都具有表面张力，尤其在失重作用下，表面张力更会“大显神威”。

表面张力使得液体表面相当于存在一个类似“弹性薄膜”一样的东西，束缚着液体的运动。它的本质是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就比如拉开弹簧时，弹簧反而表现具有收缩的趋势。

03

水油分离实验

地面上，水和油混合后自然分层，油在上水在下，那么在空间站里，水和油会自然分层吗？

答案是：不会。

在相同体积的情况下，水的密度大于油，水的质量更大。根据向心力公式F=mrω2，当角速度w和半径r相同时，质量m越大，水滴需要的向心力越大，即等效的离心力也就越大，所以质量更大的水被甩到了瓶底。水和油实现了分层。

04

太空抛物实验

太空抛物实验中，来了一位特殊的助教——冰墩墩！在太空中抛出冰墩墩，会和地面上一样向下坠落吗？

在地面抛出物体，由于一直受到竖直向下的重力作用，分析它的运动轨迹，主要看抛出的速度沿着什么方向。

抛出速度在竖直方向时，不论上抛还是下抛都是直线变速运动；当抛出物体的速度不再沿着竖直方向，不论是斜着抛出，还是水平抛出，物体运动都是曲线变速运动。

而在太空，由于在空间站舱内，物体几乎不受重力作用，不论往哪个方向抛，几乎都可以看作是匀速直线运动，因为物体只受到微弱的空气阻力作用，速度方向和大小的变化都很微小。

“天宫课堂”第三课

2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在中国空间站正式开讲。神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲作为“太空教师”，为广大青少年带来了又一堂精彩绝伦的太空科普课。此次活动，在中国科学院空间应用工程与技术中心设地面主课堂，在山东菏泽、河南郑州、云南大理分设3个地面分课堂。

01

毛细效应实验

流体现象的天地差异有多大？一起来看——

陈冬通过演示实验展示了微重力环境下流体现象的天地差异。

他将三根粗细不同的塑料管同时放入一个装满水的培养皿，可以看到三根塑料管中的液体上升速度各有不同。

可见，太空中没有了重力的束缚，表面张力作用更加明显，它驱动液体不断上升，直到液体充满了塑料管。像航空器发动机的燃料储箱、高空热管等都利用了毛细作用。

02

水球变“懒”实验

太空燃料如何减少振动带来的冲击？刘洋演示了微重力环境下水球振动的有趣现象。

她在紫色水球内放入一枚空心钢球，用针管推动气体使水球振动，放入钢球的水球振动幅度减弱。可见，钢球的加入使流体的振动行为发生了一定的改变。

03

趣味饮水

刘洋拿起了一根长达两米的饮水管，轻松地吸到了饮品袋中的芒果汁。

在地面，由于重力的作用，我们使用饮水管喝水时，饮水管越高，吮吸也就越费力。但空间站是微重力环境，仅仅依靠吮吸的力量，就可以轻轻松松地喝到两米以外饮水袋中的饮料了。

04

会调头的扳手

太空中，扳手是如何“调头”的呢？陈冬为大家演示了一个旋转现象，在空中旋转一大一小两枚“T”字扳手，并对比了两者的转动形态，让大家更加直观地感受微重力环境下物理的奇妙之处。

扳手在旋转时会自己调头，这是前苏联航天员贾尼别科夫在空间站中偶然发现的，因此被叫作贾尼别科夫效应。研究发现，这个现象与扳手的旋转方式和它的质量分布有关。

“飞天梦永不失重

科学梦张力无限”

点亮理想，以梦为马

共同奔赴星辰大海

“天宫课堂”下一课

不见不散