太空里,水珠停留在植物的葉片上。
地面上的沸騰水(左)和太空中的沸騰水(右)。
學(xué)生與航天員進(jìn)行視頻通話。  新聞背景  2013年6月11日,我國長征-2F遙十火箭">

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天宮授課揭示太空奧秘 太空教育連接公眾與航天的橋梁

天宮授課揭示太空奧秘 太空教育連接公眾與航天的橋梁

2013-06-19 14:54:20

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地面蠟燭火焰(左)與太空蠟燭火焰(右)。


太空里,水珠停留在植物的葉片上。


地面上的沸騰水(左)和太空中的沸騰水(右)。


學(xué)生與航天員進(jìn)行視頻通話。

  新聞背景

  2013年6月11日,我國長征-2F遙十火箭成功把載有航天員聶海勝、張曉光和王亞平的神舟10號(hào)載人飛船送上九重天。在這次航天飛行中,最大的亮點(diǎn)之一是女航天員王亞平將為地面的青少年進(jìn)行我國首次太空授課,開辟了我國太空教育的新篇章。

  微重力環(huán)境:不一樣的世界

  眾所周知,在太空飛行的載人航天器內(nèi)與地面有天壤之別,最顯著的特點(diǎn)是存在地面難以模擬的長期失重環(huán)境。在那里人人好像都會(huì)輕功,可以像游泳一樣隨意飄來飄去;航天員各個(gè)均能成為大力士,可毫不費(fèi)力的舉起任何東西;他們的睡覺也不分上下,可以站著睡,也能倒立睡,高興時(shí)還可不固定睡袋,當(dāng)一回“夜游神”;吃東西也能像小鳥一樣,把食物放在空中后用嘴去接著吃……當(dāng)然,失重環(huán)境也給航天員搞個(gè)人衛(wèi)生帶來麻煩,如刮胡子、理發(fā)、上廁所等都不容易。

  利用太空失重環(huán)境,還可以進(jìn)行材料加工、生物學(xué)、失重科學(xué)、醫(yī)學(xué)等太空科學(xué)實(shí)驗(yàn),從而大大加深對(duì)這些學(xué)科的理解和研究。其中在失重科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面,國外已進(jìn)行了不少有關(guān)物理和化學(xué)等方面的太空實(shí)驗(yàn)。

  在載人航天器內(nèi)可實(shí)現(xiàn)“竹籃打水水不空”的夢(mèng)想,這是水只受自身表面張力而不受重力影響在作怪。液體的表面張力是一種物理效應(yīng),它可使液體表面總是試圖獲得最小的光滑面積。在失重狀態(tài)下,水和籃子接觸時(shí),水可以在籃子表面自由延展,另外,籃子可以起到表面張力附著點(diǎn)的作用而鎖住水,所以水就可以留在有較大空隙的竹籃中。

  眾所周知,水燒開時(shí)會(huì)出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象,這是因?yàn)樗诒患訜釙r(shí),底部的水先變成蒸汽,使容器底部產(chǎn)生小氣泡,并被重力引起的對(duì)流帶到容器上部,當(dāng)容器中的水受熱超過其飽和溫度時(shí),在水的內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生劇烈汽化的現(xiàn)象,整個(gè)水就沸騰了。但在太空失重狀態(tài)下,由于沒有對(duì)流和浮力,加熱產(chǎn)生的氣泡會(huì)一直附著在容器底部停留很長時(shí)間,最后形成一個(gè)大氣泡,飄浮在水中。

  在地面如果將加熱的蜂蜜倒入盛著水的容器中,由于蜂蜜的密度大于水,所以會(huì)在重力的作用下很快沉淀到容器底部,但如果在載人航天器內(nèi)進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn),由于沒有重力的影響,所以可以看到蜂蜜不再往下沉,而是懸浮在水中。在失重環(huán)境中,水和油也能很容易的混合在一起,出現(xiàn)乳化現(xiàn)象,即由于表面活性劑的作用,使本來不能混合到一起的兩種液體能夠混到一起。

  燃燒是一種常見現(xiàn)象,但其過程與重力有很大關(guān)系,可能是一般人沒有想到的,常見的淚珠狀火焰就是因?yàn)橹亓σ鸬膶?duì)流產(chǎn)生的。蠟燭在地面燃燒時(shí),由于加熱后的周圍氣體密度低而上升、較冷的氣體從下面補(bǔ)充進(jìn)來形成的對(duì)流作用,將蠟燭的火焰拉長呈淚珠狀,并且由于炭黑來不及充分燃燒就被帶走,使火焰呈紅黃色。在太空失重環(huán)境中,沒有了對(duì)流現(xiàn)象,蠟燭不僅燃燒速度比地面慢得多,且其火焰呈球狀,炭黑也能夠充分燃燒,使火焰呈藍(lán)色。

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