王亞平老師的太空課堂又開課啦！這距離她2013年6月的太空授課已經過去了8年半，雖說課堂布置更大更先進，但講課的內容依然主要是物理，道具也還是離不開水。
神舟十三號再開太空課堂
從王亞平老師提前公佈課程表的8個專案看，專案2涉及生物學，專案7涉及化學，專案3、4、5、6、7都與物理學有關，其中4、5、6、7都會用到水。
8個專案4個與水有關
細心的朋友會說：“水膜張力實驗”和“水球光學實驗”上回做過了吧，怎麼還做？沒有新鮮的了嗎？
實際上，這一次的“浮力消失實驗”和“泡騰片實驗”的原理8年前也出現過，只是表現的方式更加新穎了。
2013年王亞平老師水中倒影
不只是中國航天員愛用水，國外宇航員在做太空知識科普時，也無一例外會用到水這種“神奇道具”。歐空局的英國宇航員向歐洲孩子們線上科普，就用水玩了一把“太空乒乓球”的遊戲，把孩子們逗得驚叫連連。
英國宇航員用拍子打水球
在地面，由於有地球引力存在，水的表面張力表現得不那麼明顯，但你依然可以小心翼翼地在水面放一枚回形針，看著密度比水大得多的鐵漂浮在水面上。物理老師會告訴你，這是因為水錶面有一種表面張力在起作用。
水的表面張力
到了太空，由於空間站在近圓軌道上繞著地球高速飛行，空間站和它裡邊的一切物質都因7.68公里/秒的軌道速度而擁有了“離心力”，與地球引力相抵消，於是在空間站裡感覺不到重力。這時候水的表面張力就變得更加明顯。
當沒有外界干擾時，漂浮在空中的水會因為表面張力的牽拉自動團成一顆圓圓的水球，這是因為當體積相同時，圓球的表面積最小。
俄羅斯宇航員表演吞水球
水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成，因為電子受到氧原子牽拉，它們更靠近氧，於是氫原子這邊帶微弱的正電荷，氧原子這邊帶負電荷，這使得水分子顯現出極性。
當兩個水分子靠近時，由於異性相吸，其中一個分子的氫原子會被另一個分子的氧原子吸引，從而形成氫鍵。水裡邊每一個水分子都與它附近另四個水分子靠著氫鍵相互聯絡。
水分子因電極性導致相互吸引
但是在液體與空氣的介面處，水分子彼此之間的角度被扭轉，這就導致平行於液體表面的切向力。由於切向力的作用，水的表面就像是覆蓋了一層被拉伸的彈性薄膜一樣。
水錶面張力的原因
在空間站微重力環境下，你能很容易在一個金屬圓環裡製造一個像放大鏡一樣的水膜，由於表面張力作用，它很有彈性，哪怕你來回晃動它都不會破。這種現象在地面也能出現，只是圓環要非常小才成。
水膜有很強的彈性
在所有常溫液體中（汞除外），水的表面張力幾乎是最強大的，這主要是因為水分子的強極性導致氫鍵的力很強大。當我們用注射器向水膜射水時，會看到大多數水珠被反彈出來。
水珠被水膜彈開
回形針在水面漂浮依靠的是表面張力，但船舶在水面就沒辦法依靠表面張力了，船舶依靠排開一定體積的水所產生的浮力漂浮在水面上。同樣地，當你向水裡吹一個氣泡，由於空氣的密度比水低，它也會很快向水面運動。
在空間站裡，由於重力“消失”，浮力也同時消失了。你向水裡吹一個氣泡，它會停留在水裡邊，並不向上漂浮。
類似的實驗王亞平老師在2013年也做過，當時是用針筒向水球裡打了兩個泡泡。兩個泡泡一直呆在水球裡，直到航天員用針筒將它們抽出來。
宇航員向水球中吹氣泡
泡騰片也是空間站宇航員們愛玩的遊戲之一。泡騰片裡通常有碳酸氫鈉和檸檬酸（或其它弱酸），當把它扔進水杯裡時，這兩種物質會發生化學反應產生細密的二氧化碳氣泡，很是好玩。
地面泡騰片產生氣泡很快上浮
在地面，由於存在浮力，泡騰片產生的二氧化碳氣泡會迅速上浮，然後在水面消失。空間站裡失重，氣泡不會上浮，而是均勻地向四周擴散，把水球撐得越來越大，其中一部分突破水的表面張力跑到空氣裡邊。
泡騰片在太空產生氣泡
水球的光學實驗其實在地面都可以做，只是你需要把水球換成水晶球。
由於地球重力的關係，只有直徑很小的露珠才能保持圓球形狀，你很難透過露珠觀察到清晰的影像。
在光學上，水晶球就相當於兩個組合在一起的凸透鏡，光線穿過它時會發生兩次折射，從而在另一邊形成方向完全相反的影象。
水晶球折射光線產生倒影
空間站裡重力幾乎為零，如果沒有氣流擾動，水會在表面張力的作用下團成一個幾乎完美的透明圓球，就像水晶球那樣顯示出倒影來。
每當做太空科普時，拍攝水中倒影幾乎成為宇航員們必做的“保留節目”，大家樂此不疲。
微重力下的水球倒影
太空科普生動有趣，我們每天飲用的水在微重力條件下表現出許多神奇的功能，我們習以為常的許多知識也在太空裡有了新鮮感。透過航天員的親身演示，你不僅能看熱鬧，還可以複習軌道力學、牛頓三大定律、分子間強大的作用力、表面張力、物體形狀與表面積的關係、光的折射等一系列物理知識。
由此可見，航天員們喜歡玩水，不僅因為它非常珍貴，還因為其中包含了許多科學道理呢！
