3月23日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站，跨越400公里的距离进行“天地对话”，讲授“天宫课堂”第二课。

这次，“太空教师”主要在轨演示太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，并介绍与展示空间科学设施。

水球变“冰球”

王亚平“点水成冰”变魔术

首次“天宫课堂”上，王亚平利用固水环制作了水膜、水球，并开展了一系列实验。而在第二堂课上，王亚平没有再借助其他器具，取出水袋后直接轻轻挤压，液体在管口出现结晶，经过处理后，王亚平再次挤出液体，液体球静静地悬停在空间站舱内。

接下来，奇妙的现象出现了，王亚平用蘸有粉末的小棒触碰液体球后，它开始“结冰”！

实际上，王亚平制作的“水球”成分是过饱和的醋酸钠溶液。将饱和醋酸钠溶液加热，它便有能力继续溶解更多溶质，再将“加料”后的溶液冷却，便得到了过饱和醋酸钠溶液。此时，如果没有新的溶质加入，它就会在水袋内稳定保持溶液状态，平安度过飞船发射的震动，顺利到达中国空间站。

但溶液并没有表面看起来那样平静，只需再加入一点点无水醋酸钠粉末，“水球”便会从粉末所接触的地方开始结晶，结晶过程中还会释放热量。因此，这个“冰球”其实是个“热球”！

如果在地面进行这项实验，过饱和溶液受到容器的限制只能向内结晶。而空间站拥有微重力环境，溶液不需要容器盛装就能在空中形成溶液球，从而观察到不受地球重力影响的材料物性变化。

在空间站里

用水造一座“桥”

在首次“天宫课堂”时，王亚平制作了一张漂亮的水膜，还将一朵与女儿一同制作的纸花放置在水膜上。在水表面张力的作用下，纸花沿着水膜表面慢慢绽放，成就了温馨又经典的一幕。

这次，同样是向孩子们展现水的表面张力，王亚平手持两片塑料板，叶光富向塑料板表面分别挤上水，两片塑料板逐渐接近，水便在板间连起了一座“桥”，王亚平将塑料板的距离拉远，“桥”也没有断开。这便是“液桥现象”。

其实在地面环境下，液桥也并不罕见。洗手时将两根湿漉漉的手指贴合，再缓慢分开一小段距离，指间会出现一段小液柱，这便是液桥。不过，由于液体表面张力很弱，在正常的重力环境下，液桥的尺寸通常难以超过几毫米。而在空间站微重力环境下，表面张力便能“大显神通”，可以维持大尺寸的液桥不会垮塌。

冰墩墩亮相“天宫课堂”

沿着直线“飞”了出去

北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”也亮相太空课堂，当起了“助教”。王亚平将可爱的“冰墩墩”吉祥物抛出，它并没有像在地面上一样掉落，而是沿着直线“飞”了出去。

这是空间站微重力环境最直观的体现，但如此简单的实验，为何一定要带到“天宫课堂”上？天宫课堂地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健解释道，简单的平抛运动，在著名科学家牛顿的脑海里被放大到宇宙尺度。既然在地面上抛出物体的速度越快，它就能落到更远的地方，那如果抛出物体的速度足够大，它是否能成为环绕地球的卫星？

这个思想实验也被称为“牛顿的高山大炮实验”，由它引出的第一宇宙速度等概念，成为了发射人造卫星、空间站的重要依据。

这类思想实验在科学发展的历史中并不鲜见，伽利略通过理想斜面对接实验帮助人们认识了力与运动的关系，广义相对论中爱因斯坦用理想升降机提出了强等效原理……基于逻辑法则和事实基础开展的思想实验，对科学进步起到了重要的作用。

在空间站

水油不会自然分层

课堂上，在王亚平手中的小瓶中，装着水、油两种物质。在空间站环境下，晶莹剔透的油滴并不会像在地面一样上浮，而是与水相混合，这和首次太空授课时，水中泡腾片不断翻腾的气泡现象相互呼应。

不过，在叶光富用一根绳系住瓶子并快速旋转小瓶后，由于离心力的作用，水油则出现了分层。他们背后的原理都是在微重力环境下密度分层的消失，这是微重力环境最直观的应用。

为什么要把空间站的失重环境称为“微重力”呢？其实，空间站虽然拥有失重环境，但它并没有脱离地球引力。在距离地球约400公里的轨道上，空间站受到的重力大约是地面的88.5%，并没有显著小于地面。之所以空间站能形成微重力环境，是因为它具备极高的飞行速度，此时，重力成为了恰到好处的向心力，让空间站能围绕地球运行。但地球并非均匀的球体，空间站也并非速度恒定，因此空间站内的环境是“微重力”而非“零重力”。

答疑

有网友向神舟十三号航天员乘组提问：空间站里流眼泪是怎样的，会不会像果冻一样拉得很长？在“天宫课堂”的交流环节，王亚平回应道，在空间站飞行过程中，他们经历过许多激动、热泪盈眶的时刻，这时，眼泪无法像在地面一样流下，而是会在眼眶里打转，或者停留在眼角。

针对同学们“航天员的作息如何安排”的问题？翟志刚表示，在空间站，航天员每90分钟就要经历一次日出日落。在空间站中，既有北京时间，也有世界时间，还有相对飞行时间、绝对飞行时间等。根据任务不同，所采用的时间标准也不一样。在有人驻留的情况下，一般采用北京时间安排航天员的作息制度。

有网友提问：皮肤在太空会变好吗？王亚平解释道，空间站没有太阳光照射，温度和湿度也都控制在适宜范围内，另外在微重力环境下，体液会向上分布，皮肤也会随之向上提升，所以我感觉在空间站里皮肤状态很不错。此外，在空间站，护肤水之类的不能倒出来，要用特定装置挤压。

关键词： 表面张力 物体的速度 北京时间