通过上期（文章回顾：）的“天宫课堂”内容回顾和问题解答，我们了解了细胞学研究实验、太空转身和浮力消失实验背后的基本原理，揭开了太空中那些奇特现象的神秘面纱。本期内容我们将继续关注课堂中另外三个有关于水的太空实验，请“天宫课堂”主会场地面教师李晓彤为大家解答亚平老师留下的“课后作业”！
01
# 水膜张力实验 #
太空中水的表面张力
为何如此凸显？
在水膜张力实验中，亚平老师制作了一个水膜，并通过水袋给水膜加水。水膜不但没有破裂，反而慢慢地增厚，这是由于水的表面张力在大显神威。水的表面张力是微观上水分子间相互作用力的宏观表现，在地球表面和太空中都是存在的。在地面上，由于水还受到重力的作用，当水滴变大时，水的表面张力无法承受水的重力，就会有部分水滴坠下，因此，大家不容易感受到水张力的作用。而在太空失重环境下，水滴在表面张力的作用下呈现出均匀的球状，即使让水滴变大逐渐变成水球，水球仍旧不会破裂，凸显出了表面张力的作用！
当亚平老师把美丽的纸花放置在水膜上时，花朵在太空中盛放开来。其实，我们在地面也能够看到如此动人的现象。这是由于纸的成分主要是植物纤维，有较强的亲水性，当纸花接触水后，水通过毛细现象进入纸张纤维的缝隙中，导致纤维吸水膨胀，纸花的折痕处逐渐展开，于是就出现了花开的效果。尽管课堂中的其他水实验我们难以在地面进行复制，但感兴趣的同学可以尝试让纸花在水面绽放！
02
# 水球光学实验 #
水球中加入气泡，
一正一倒两个人像如何形成？
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通过这组实验我们能够看到，在给水球注入气泡前，透过水球可以观察到航天员的倒立人像。而在水球中加入一个气泡后，则分别呈现出“一正一倒”两个人像。
当向水膜中继续注水时，由于水的表面张力作用，形成了一个更厚的水膜，这个厚水膜可以看做是一个中间厚两边薄一些的凸透镜。根据凸透镜成像的原理，当人的位置远大于2倍焦距时，便会形成一个倒立缩小的像。另一方面，由于水在失重环境下，不会对其内部物体产生浮力，因此气泡可以稳定存在于水球中。由于空气和水的折射率不同，因此这个气泡会将水球分成两个中间薄两边厚一些的结构，从而形成两个凹透镜组成的光具组，成正立缩小的像，因此会看到“一正一倒”两个像。
03
# 泡腾片实验 #
太空中泡腾片中的小气泡
为何不离开蓝色水球？
实验中，亚平老师向注入蓝色颜料的水球中放入半片泡腾片，水球渐渐膨胀起来，可以观察到，泡腾片入水后快速产生大量气泡，放入泡腾片的蓝色水球“神似”我们的地球家园，它也被赋予了一个亲切的昵称“太空欢乐球”。
这种现象是由两方面因素造成的。其一，由于在失重环境下，浮力消失了，因此水球中的气泡没有了浮力的推动作用，而是依靠着气泡之间相互碰撞运动。另一方面，由于水球表面张力的作用，气泡无法突破水的表面，只能在其内部相互挤压。当水球中气泡的数量增多时，气泡占据更大的空间，水球的表面积也会随之增大，包裹着更多的气泡。
看完以上回答，你是否对“天宫课堂”第一课有了更加深刻的认识？欢迎持续与我们分享你的“课后感”，并提出关于太空实验更多有趣的问题，我们共同期待“天宫课堂”再次开讲！
文/李晓彤
文字整理、编辑/吴馥桐
本文转载自公众号：中国载人航天
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