最贵网课：中国空间站内的“御水术”

窗敲雨

2021年12月9日15点40分，“天宫课堂”准时开课。

随着一颗旋转的陀螺，镜头转入了中国空间站。随后，由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，还在失重条件下為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。

“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。

随后，王亚平使用圆形支架从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。

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，而且因为去除重力因素看起来更明显了。

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。

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，下落的水滴底面会变得有些平）。

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，这些气泡并没有逸出，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，而是长时间待在水的内部，很难消散。如果在失重的“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。

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。”