“天宫课堂”第四课

2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。

一、 球形火焰实

实验现象：在空间站中，不管蜡烛的方向朝向哪里，火焰都近似球形。

原理解读：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，因此火焰会出现球形；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，地面蜡烛的火焰呈锥形。

【拓展】 浮力对流在地面上，浮力对流是自然对流的主要形式，流体受热膨胀后，就会往上浮；而流体冷却缩小后，就会下沉，自然对流就形成了。产生浮力对流的根本原因是重力作用，而在空间微重力环境下，浮力对流就会消失。

二、 奇妙“乒乓球”实验

实验现象：在空间站“打乒乓球”，使用普通球拍，水球“乒乓球”没有破裂，而是牢牢粘在球拍上；而使用毛巾加工成的球拍，水球不仅没有被吸收，反而弹开了，就可以在太空进行“乒乓球比赛”。

原理解读：水球之所以不破裂，除了表面张力使水球不容易破裂之外，还因为毛巾的表面布满了疏水的微绒毛，有很好的疏水性能。

【拓展】表面张力

表面张力指液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴，都是在表面张力的作用下形成的。

三、 陀螺实验

实验现象：在空间站航天员手握快速自转的陀螺，随着陀螺的方向的改变，航天员的身体也会随之运动。

原理解读：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学，从而让航天员轻松地实现了转身。

【拓展】角动量

角动量可以理解为物体旋转的某种“惯性”，它是一种矢量物理量，具有大小和方向。角动量守恒定律是指在没有外力矩作用的情况下，一个物体或物体系统的总角动量保持不变。这是物理学中一个非常重要的基本原理。