“天宮課堂”第三課開講

　　中國航天員首次在問天實驗艙內授課

　　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、蔡旭哲面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，這些實驗又有什么新變化？揚子晚報記者特邀多位專家，解析天宮課堂背后的科學原理。

　　水管越粗液體反而上升越慢，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皿，管內加了黃顏料的液體不斷上升，直到管頂。和我們預想的并不一樣，相對較粗的塑料管中，液體上升的速度并不算快。反倒是最細的一根塑料管，液體上升速度最快。

　　“這個實驗叫做毛細效應實驗，它展示了失重環境下液體顯著的毛細現象。”南京航空航天大學教授李晉斌科普道，毛細現象是指液體在細管狀物體內側，由于內聚力與附著力的差異，克服地心引力而上升的現象。管的內徑越細，毛細現象越明顯。

　　專家介紹，毛細現象在生活中其實隨處可見。相比起同學們在地面做的實驗，太空的毛細效應實驗沒有了重力的束縛，毛細效應的表面張力作用會更加明顯，這也是太空中液體能夠升至管頂的原因，“在地面上，當液體受到向上張力跟液柱所受重力相等時，液體就會停止上升，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干擾的情況下，會自己掉頭翻轉。這個“會掉頭的扳手”讓觀眾倍感神奇。

　　“在失重且沒有外力干涉的環境下，空間站里的物品會飄在半空中，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，并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，然后繼續翻轉，并在接下來的一段時間內繼續旋轉180度，周而復始。這個現象就以他的名字被稱為賈尼別科夫現象。旋轉的T字形扳手會自己掉頭翻轉就是一種賈尼別科夫現象。

　　就是這么一個違反直覺的現象，曾經把人類嚇得不輕。當我們從太空遙望地球，地球是懸浮在失重的太空中的，并且也繞著自轉軸不停地在旋轉。那么地球會不會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45億年里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，并不會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，并與地球上的同學們進行了“天地共播一粒種”對比。空間站里的水稻和擬南芥究竟肩負著什么樣的科研使命？

　　南京大學生命科學學院孫博教授告訴記者，擬南芥在植物世界里的“地位”，類似于動物實驗中的“小白鼠”，因為生長周期短、基因組小的特點，成為了植物世界里“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，全世界的科學家對于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，相對于“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復雜一些，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