太空科學課（十三）

太空熊貓君

在2022年3月的“天宮課堂”第二課中，航天員繼續為我們展示了有趣的太空實驗。

通過之前幾期的講解，大家知道，由于液體表面張力的作用，太空中的水會自然形成球狀。表面張力的神奇之處不止于此，接下來的液橋實驗也展現了表面張力的巨大力量。

只見王亞平拿出兩塊液橋板，這個液橋板不過是邊長10厘米左右的透明塑料板，并沒有什么玄機。隨著葉光富將水囊中的水緩緩注入到液橋板上，每塊板子的中間都聚集了一個巨大的水滴。王亞平試著讓兩個水滴互相接近，我們可以清楚地看到，開始的時候，兩個水滴雖然已經非常接近了，但是并沒有融合在一起，隨著液橋板的逐漸接近，兩個水滴在瞬間就融合在一起，且沒有脫離液橋板，仿佛是粘在上面了一樣。接下來，王亞平小心地拉開兩塊液橋板之間的距離，這回水滴卻沒有分開來，而是像我們撕扯橡皮泥或者面團一樣，被拉成了一段水條，這段水條有數厘米長，仿佛在兩塊板子之間搭起了一座長橋！

與此同時，地面上正在上課的同學們也在嘗試操作這個液橋實驗。不過由于重力的作用，我們用水來搭液橋顯然無法實現，這些水會從豎著的液橋板上流下去。地面上的同學們只能將一塊液橋板擺到水平的方向上，滴上水滴，再小心翼翼地扣上另一塊液橋板。隨著同學們拉開上面的液橋板，也可以看到一小段水橋的出現，只不過它的長度不過幾毫米，再長一點兒，水橋就斷了。

表面張力大家并不陌生，我們之前就講過：液體具有一種讓表面積盡可能小的趨勢，這種趨勢表現出來的力就是表面張力。如果液體不受其他外力和物體的影響，就會把自己拉成球體。而在液橋實驗中，水先牢牢地抓住了液橋板，而與空氣接觸的表面依然存在著表面張力。當王亞平將兩塊帶著水滴的液橋板緩緩接近的時候，由于兩個水滴之間的空氣隔離了水分子的直接接觸，它們沒有立即融合起來，而一旦空氣無法隔離兩個水滴，它們的水分子發生接觸，水滴就會迅速融合，形成一個整體。

這個現象在地面上也可以見到，不知道你有沒有仔細觀察過水在疏水性材料上的形態，例如荷葉上面的水滴。當一個水滴滑向另一個水滴之后，如果水滴足夠小，兩個水滴之間并不會立刻發生融合，而是像兩個彈力球一樣發生碰撞，只有在緊貼一段時間之后，它們才會迅速融合成一個大水滴。

隨著王亞平拉開兩個水滴之間的距離，這個時候水的表面張力就要發揮作用了。一旦液橋板被拉開，相比于分離成兩個水滴，保持液橋的狀態可以維持更小的表面積，所以液橋就會被越拉越長。當然，如果拉得太長，液橋的表面積反而比兩個水滴的表面積更大時，液橋就斷開了。

而地面上形成的液橋還要抵抗重力的作用，和重力相比，表面張力還是太弱了，所以液橋剛拉出來幾毫米的距離，重力就會把水全部拉下來，液橋自然也就斷開了。