原标题:《天宫课堂》第二课干货满满
3月23日下午,“天宫课堂”第二堂课在中国空间站开讲。神舟十三号乘务组航天员翟志刚、王亚平、叶广福协同授课,在轨演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等一系列又酷又好玩的实验。
不仅好玩,这些实验的背后,还有大量的干货。我们来听听专家们是如何解读——的。
太空“冰雪”实验
在太空“冰雪”实验中,王亚平在空间站上用溶液做了一个“冰球”。
太空“冰雪”实验其实就是空间站里的无水醋酸钠实验。在太空做这个实验和在地面做有什么区别?
中科院物理所研究员、物理所科普委员会主任魏洪祥解释说,主要有两个区别。
“首先是重力环境。在空间站里,是微重力环境。在这种环境下,它的结晶状态和在地面上截然不同。”魏洪祥说。
第二是容器的影响。空间站的太空“冰雪”实验没有容器,是一个球体。在这种情况下,结晶可以向外发展。如果是在容器里,由于容器的限制只能向内结晶。
“我们空间站里有一个无容器的材料柜。事实上,容器对材料的生长有很大的影响,因为在材料生长过程中,容器的形状、表面的结晶度和表面的粗糙度对晶格结构、缺陷和纯度都有很大的影响。”魏洪祥说。
液桥演示实验
在天宫教室的液桥演示实验中,在表面张力的作用下,水在两块塑料板之间搭建了一座“桥”。
"太空教学中的液桥实验生动、直观地展示了液体表面张力的特性."北京市第十三中学教师、天宫教室地面主教室教师李晓彤说,没有办法在地面上做出天宫教室那么大的液桥。
是的,空间站上的液桥实验也和地面上的液桥实验不一样。
天宫课堂教学专家组成员、北交大副教授陈正解释说,空间站上的液桥实验是完全表面张力的表现,而地面上的液桥实验引入了电介质极化的新机制。虽然现象看起来差不多,但原理其实是不一样的。
“流体实际上是现代生活中非常重要的组成部分。通过这样一个表面张力的实验,可以让你有更多的机会关注和讨论流体,更多的了解流体。要知道,解释流体的纳维尔-斯托克斯方程至今仍是世界上六大未解数学难题之一。”陈正说。
"微重力流体物理实际上属于流体物理的一个新学科."中科院力学所研究员康琦说,在空间站上做液桥实验,是微重力流体研究的范畴。中国空间站核心舱有十几个实验柜,其中两个是微重力流体科学。
空间抛物线实验
在这间天宫教室里,北京奥运会的顶级流“冰盾盾”也高调亮相。它被空间站的宇航员扔出去后,并没有像在地面上那样弯曲,而是水平飞出去了。
这不难理解。毕竟在空间站的微重力环境下,物体几乎不受重力影响。但是,这么简单的实验为什么要带到空间站呢?
“平抛在我们生活中很常见。看似简单,却蕴含着丰富的科学道理。”天宫地面总教室老师、北师大二附中物理老师张健说。
张健介绍,平抛运动是指物体在不考虑空气阻力的情况下,以水平初速度抛出后,在重力作用下的运动。
让我们来做这个思维实验:如果我们在一座高山上做一个平抛实验,抛出一个obj
“这个想法是牛顿首先提出的,所以我们也把这个实验叫做牛顿的‘山炮实验’。”张健介绍,这个“足够大”的速度,可以用中学物理知识算出来:大概8000米每秒。
“这个速度叫做第一宇宙速度,是发射卫星的最小发射速度,也是所有在轨卫星中最大的入轨速度。我们的空间站正在以接近第一宇宙的速度运行。”张健说。
(科技日报北京3月23日电)
(编辑:郝、熊旭)