八年前的云太空課堂，你在嗎？聽過課的你，現在都在做什么呢？ 作為國家太空實驗室，也是重要的太空科普教育基地，中國空間站蘊含著得天獨厚的豐富教育資源。2013年6月20日，神舟十號航天員王亞平，也就是我國首位太空教師在神舟十號航天員聶海勝、張曉光的協助下為全國6000余萬中小學生開設了一場天地互動太空課堂，并進行了質量測量、單擺運動、陀螺實驗、水膜實驗和水球實驗五個基礎物理實驗。
八年前短短近五十分鐘的一堂課，讓無數青少年感受到了科技的魅力。榜樣的力量是無窮的，當時觀看直播的高二學生王楠，就被太空環境和物理實驗的組合深深吸引，今年她成功圓夢，入職航天。 2021年12月9日下午3時40分左右 我們的太空授課2.0版本正式開啟 依舊是由王亞平老師主講， 神舟十三號指令長翟志剛 及航天員葉光富組成的 “感覺良好”乘組參與授課
圖源：央視新聞
1. 航天員在軌工作生活場景展示 在課程的最開始，亞平老師“飄”著帶我們參觀了空間站的內部，包括工作區、生活區、科學試驗區、健身訓練區等。 2. 太空細胞學研究實驗展示 ? 接著，葉光富老師為我們展示了太空中細胞的神奇變化。我們可以看到在失重條件下細胞生長發育的有關研究。下圖也可以看到細胞在跳動。
3. 太空轉身 在這個實驗部分，亞平老師和孩子們做一個互動。讓孩子們嘗試起立向后轉再轉回來，孩子們完成的極其輕松。但也就是這個在地面上難度極低的動作，在太空中卻難度極大，而且動作極其扭曲。 通過葉光富老師的演示我們可以知道，在太空中轉身，上半身和下半身會呈現相反的方向。這其實中間蘊含著一個物理知識，叫做角動量。 中國科技館科普講師團副團長陳征在接受《環球時報》的采訪中科普道，角動量是描述物體轉動的物理量。這個試驗所展現的是在微重力的環境中，航天員在不接觸空間站的情況下，類似于理想狀態下驗證“沒有外力矩，物體會處于角動量守恒”。因此，航天員上半身向左轉動時，按照角動量守衡的原則，下半身就會向右轉。 而另一個動作是航天員伸展身體的時候，因為質量分布得離旋轉軸比較遠，轉動慣性比較大，所以角速度就減慢，轉身的速度就會隨之而變緩。當把四肢收回時，轉動慣性小，角速度就會增加，這樣轉動速度就會變快。王亞平老師還開玩笑地說這個動作很像花樣滑冰比賽的動作。
? 這個實驗既簡單又直觀，我們都知道，輪船之所以能夠在水面上運轉是因為浮力的原因。在此部分中，王亞平老師讓同學們在地面上用筷子將乒乓球壓在水下，再松開手時乒乓球很快地就會漂浮回水面上來。但通過葉光富老師的實驗我們可以看到，在空間站中將乒乓球壓在水里，乒乓球是不會漂浮回水面的。
這是什么原因？ 實際上，這背后蘊含的物理知識叫做“浮力與重力伴生”。浮力來源于重力引起的液體在不同深度的壓強差。當重力消失時，液體內部壓強相同，浮力也就消失了。因此在空間站失重的條件下，浮力也會因此消失，乒乓球自然也不會浮上來。水膜張力實驗&水球光學實驗 ? 在這兩個實驗中，我們來討論的是和“水”有關的物理現象。
王亞平進行水膜實驗
其次，我們剛剛提到，在太空中的浮力是幾乎為零的。陳征介紹稱，當航天員往水球中打入一個氣泡，氣泡不會向上飄的原因也正是因為沒有浮力。我們可以看到，水球被氣泡變為了兩部分，氣泡周圍是水。航天員的臉被正立和倒立著分別呈現出來。
事實上，會出現這種情況的原因是因為此時的兩部分水球變成了兩個透鏡，外圈是凸透鏡，所以呈現出一個倒立的像，內圈相當于變成了兩個凹透鏡的組合，這個時候又出現了一個正立的像。因此可以在水球中同時看到一正一倒的兩個像。 泡騰片實驗 ? 我們知道，在地球上把一個泡騰片扔進水中，會出現無數的小氣泡，這些小氣泡會接連上浮至水面，而后消失在空氣中。然而，在太空中扔一個泡騰片進水中，卻有著極其不同的結果。
這種現象來源于太空與地球最大的不同：太空是個微重力環境。我們剛剛提到，太空是一個幾乎沒有浮力的地方，所以，在空間站中將泡騰片扔進水中，它所產生的氣泡不會上浮，而是相互擠壓，水球也會被氣泡撐得更大，極其漂亮。 天地互動交流 ? 在最后的問答環節中，來自廣西南寧、四川汶川、香港、澳門、北京的同學們都對航天員們提出了自己心中的疑問：如航天員在空間站中是否能像地面上一樣正常行走、航天員睡覺的時候會不會飄起來、會不會做夢、空間站的水如何解決等等有意思的問題，航天員老師們也一一進行了回答。由于問題很多，有興趣的讀者們可以點進視頻看看答案。
“飛天夢永不失重，科學夢張力無限！” 相比8年前來說，我們的科技、天地通訊設備等都有了極大地提升。對于青少年的科技科普依舊重中之重。中國航天夢想的種子正在星際間不斷播撒，也期待有越來越多的少年加入到中國航空航天事業的建設中來。少年強，則國強！ |
