“天宮課堂”第三課開講

　　中國航天員首次在問天實驗艙內(nei) 授課

　　楊甜子

　　10月12日，“天宮課堂”第三課在中國空間站正式開講。神舟十四號飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲麵向廣大青少年進行太空授課，這是中國航天員首次在問天實驗艙內(nei) 進行授課。這一次，科研人員所做的實驗，很多都能在地球上進行，在太空中，這些實驗又有什麽(me) 新變化？揚子晚報記者特邀多位專(zhuan) 家，解析天宮課堂背後的科學原理。

　　水管越粗液體(ti) 反而上升越慢，這是“毛細現象”

　　航天員陳冬、劉洋展示了失重環境下液體(ti) 顯著的“毛細現象”。在太空中，三根粗細不同的塑料管，同時放入裝滿水的培養(yang) 皿，管內(nei) 加了黃顏料的液體(ti) 不斷上升，直到管頂。和我們(men) 預想的並不一樣，相對較粗的塑料管中，液體(ti) 上升的速度並不算快。反倒是最細的一根塑料管，液體(ti) 上升速度最快。

　　“這個(ge) 實驗叫做毛細效應實驗，它展示了失重環境下液體(ti) 顯著的毛細現象。”南京航空航天大學教授李晉斌科普道，毛細現象是指液體(ti) 在細管狀物體(ti) 內(nei) 側(ce) ，由於(yu) 內(nei) 聚力與(yu) 附著力的差異，克服地心引力而上升的現象。管的內(nei) 徑越細，毛細現象越明顯。

　　專(zhuan) 家介紹，毛細現象在生活中其實隨處可見。相比起同學們(men) 在地麵做的實驗，太空的毛細效應實驗沒有了重力的束縛，毛細效應的表麵張力作用會(hui) 更加明顯，這也是太空中液體(ti) 能夠升至管頂的原因，“在地麵上，當液體(ti) 受到向上張力跟液柱所受重力相等時，液體(ti) 就會(hui) 停止上升，達到平衡。”李晉斌說。

　　違反直覺的“旋轉”，曾把人嚇得不輕

　　在太空中，旋轉的T字形扳手在沒有外力幹擾的情況下，會(hui) 自己掉頭翻轉。這個(ge) “會(hui) 掉頭的扳手”讓觀眾(zhong) 倍感神奇。

　　“在失重且沒有外力幹涉的環境下，空間站裏的物品會(hui) 飄在半空中，沿著最初旋轉的主軸一直保持翻轉。”李晉斌告訴記者，這種看上去“約定俗成”的規律，在1985年被蘇聯航天員賈尼別科夫發現了“例外”。他在空間站維修過程中，偶然發現自己擰下的螺母，並沒有按照他預想中的那樣進行旋轉，而是在旋轉的過程中忽然倒轉了180度，然後繼續翻轉，並在接下來的一段時間內(nei) 繼續旋轉180度，周而複始。這個(ge) 現象就以他的名字被稱為(wei) 賈尼別科夫現象。旋轉的T字形扳手會(hui) 自己掉頭翻轉就是一種賈尼別科夫現象。

　　就是這麽(me) 一個(ge) 違反直覺的現象，曾經把人類嚇得不輕。當我們(men) 從(cong) 太空遙望地球，地球是懸浮在失重的太空中的，並且也繞著自轉軸不停地在旋轉。那麽(me) 地球會(hui) 不會(hui) 像天宮課堂的扳手一樣發生180度的旋轉呢？事實上，地磁南北極的確不是固定不動的，在過去的45億(yi) 年裏地磁的南北極出現過多次翻轉。科學家研究表明，以地球目前在太空旋轉的方式，並不會(hui) 出現賈尼別科夫現象。所以地磁場翻轉另有原因。

　　研究擬南芥的太空生長，可以幫助科研人員“舉(ju) 一反三”

　　在這堂課中，航天員還曬出了自己在太空中種下的水稻和擬南芥，並與(yu) 地球上的同學們(men) 進行了“天地共播一粒種”對比。空間站裏的水稻和擬南芥究竟肩負著什麽(me) 樣的科研使命？

　　南京大學生命科學學院孫博教授告訴記者，擬南芥在植物世界裏的“地位”，類似於(yu) 動物實驗中的“小白鼠”，因為(wei) 生長周期短、基因組小的特點，成為(wei) 了植物世界裏“模式植物”的代表之一。“擬南芥是地球上最早被完全測序的植物，全世界的科學家對於(yu) 擬南芥的研究相對比較深入一些。因此，通過擬南芥的培育，可以了解其他植物生長發育的特點。”

　　孫博教授告訴記者，相對於(yu) “模式植物”擬南芥，水稻、小麥等地球上常見的糧食作物基因組會(hui) 複雜一些，了解了擬南芥在空間站生長的各項指標，可以對水稻、小麥等作物在太空中的培育有借鑒作用。

　　揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子

　　揚子晚報2022年10月13日第A01版