“天宮課堂·港澳專場(chǎng)”太空授課活動(dòng)今天舉行，正在中國(guó)空間站執(zhí)行任務(wù)的神舟二十三號(hào)乘組——指令長(zhǎng)朱楊柱、航天駕駛員張志遠(yuǎn)及香港首位載荷專家黎家盈，為港澳學(xué)生們進(jìn)行講解。今天的天宮課堂做了兩個(gè)與水有關(guān)的實(shí)驗(yàn)：擰不干的濕毛巾、水球乒乓比賽。

　　太空濕毛巾為何擰不干？

　　在太空失重環(huán)境下，為什么濕毛巾怎么擰，都擰不干呢？北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副教授張曉天，為我們講解實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。

　　 水膜張力實(shí)驗(yàn)：看不見(jiàn)的表面張力

　　 張曉天：航天員以前也在空間站做過(guò)和水相關(guān)的有趣的實(shí)驗(yàn)，水膜張力實(shí)驗(yàn)是我們創(chuàng)造出一個(gè)圓形的水膜來(lái)，不斷向里注水，發(fā)現(xiàn)水膜的厚度越來(lái)越厚，但是它依然能夠保持形狀。

　　 液橋演示實(shí)驗(yàn)：表面張力對(duì)抗重力

　　 張曉天：液橋?qū)嶒?yàn)就是在兩塊板之間用水建立的一個(gè)小橋，隨著板的距離拉遠(yuǎn)，這個(gè)小橋也被越拉越長(zhǎng)，但是它不會(huì)斷掉，這兩個(gè)現(xiàn)象都是源自于水的表面張力。它和在地面的重力環(huán)境下的現(xiàn)象是不一樣的。水的表面張力就是水分子有一種相互吸引，它在體積不變的情況下，趨向于讓表面積最小化的一種趨勢(shì)，這是一個(gè)物理的規(guī)律。在這個(gè)規(guī)律的作用下，會(huì)使水呈現(xiàn)出特定的形狀。如果是在重力環(huán)境下，水的表面張力和重力要相互“拔河”，我們?cè)诘孛嫔先绻麡?gòu)造一個(gè)水膜的話，這個(gè)水膜稍微一大稍微一厚，重力拔河就會(huì)拔贏了，它會(huì)超過(guò)表面張力的作用的程度，水膜就無(wú)法維持。液橋也是這樣，在地面上，我們?cè)趦蓚€(gè)手指之間滴一滴水，兩個(gè)手指離開一個(gè)小縫隙，這個(gè)時(shí)候也會(huì)有一個(gè)液橋，但只要距離稍微一遠(yuǎn)，這個(gè)液橋馬上就斷掉了，這是因?yàn)樵谥亓Φ淖饔孟?，液橋無(wú)法再維持它的形狀，因?yàn)橹亓Φ淖饔贸^(guò)了表面張力的作用。

　　 擰不干的濕毛巾：微小液橋鎖住水分

　　 張曉天：擰毛巾的實(shí)驗(yàn)也是源自于表面張力，毛巾上有很多微小的絨毛結(jié)構(gòu)，可以看作是一些非常微小的液橋，在一系列的絨毛之間建立了很多液體的液橋，在微重力的環(huán)境下，沒(méi)有重力的拉扯，它就能更好地保持液體的形狀和它的完整性，被固化后就附著在毛巾的周圍了。這個(gè)時(shí)候我們?nèi)Q毛巾，其實(shí)只是把水從毛巾里面擰到它外面來(lái)了，所以我們看到這些液體還是聚集在毛巾的表面，它也不會(huì)滴下來(lái)。這也是源自于在微重力環(huán)境下才會(huì)有的獨(dú)特的現(xiàn)象。

　　水球乒乓比賽為何在地面無(wú)法復(fù)刻

　　在今天的天宮課堂上，航天員們還進(jìn)行了水球乒乓的比賽，這樣的比賽，為什么在地面環(huán)境下無(wú)法復(fù)刻呢？

　　 水球乒乓比賽：展示親水和疏水特性

　　 張曉天：水乒乓球?qū)嶒?yàn)也是一個(gè)非常有意思的實(shí)驗(yàn)，它和擰毛巾實(shí)驗(yàn)相比，反映了水的另外一種特性，不同的物體表面具有親水性或者是疏水性，這是物體表面分子結(jié)構(gòu)帶來(lái)的一種特性。有的材料親水，水更容易吸附上去，有的材料表現(xiàn)出疏水特性，水就不容易粘在表面。生活中有這樣一個(gè)例子，池塘里的荷葉頂非常容易形成露珠滾下來(lái)，那是因?yàn)楹扇~表面的微觀結(jié)構(gòu)是一種典型的疏水結(jié)構(gòu)。

　　 疏水毛巾球拍遇上太空水球

　　 張曉天：這次的乒乓球?qū)嶒?yàn)是在球拍上裹了一層毛巾，這個(gè)毛巾是一種疏水的運(yùn)動(dòng)毛巾，它是采用疏水材料制作的。當(dāng)液體的小球接觸到乒乓球拍表面的毛巾時(shí)，因?yàn)樗鞘杷牧?，它不?huì)去吸附小球，所以就把小球重新給彈回來(lái)了。但是這個(gè)現(xiàn)象在地面上是很難發(fā)生的，這就回到了上面提到的液體的表面張力和重力之間“拔河”的關(guān)系。水在沒(méi)有重力的情況下，它會(huì)表現(xiàn)成一個(gè)球形，在地面上的時(shí)候是無(wú)法維持這種狀態(tài)的，在重力的拉扯下，這個(gè)水球會(huì)破裂甚至被拉長(zhǎng)，沒(méi)有辦法維持球形的形狀。

　　 水球乒乓比賽：表面張力在“拔河”中勝出

　　 張曉天：在空間站，第一沒(méi)有重力的拉扯，第二航天員用毛巾碰撞水球的時(shí)候是輕輕地碰撞，人為控制了這個(gè)碰撞力作用的程度，不要超過(guò)表面張力的程度，讓表面張力在這場(chǎng)拔河中扮演了一個(gè)主角的角色，所以這個(gè)水球始終表現(xiàn)成一個(gè)球形，形成了像乒乓球一樣被打回去的一種現(xiàn)象。