水球运动基本技巧（王亚平做了一个特殊的水球）

12月9日下午，中国空间站上的三名航天员给大家上了一堂生动的“太空课”！这也是中国空间站入轨以来的首次太空授课，主讲老师王亚平绘声绘色地讲解了很多太空小知识，详细介绍了中国空间站内的“健身房”，“小厨房”，以及“实验室”。

另外，空间站上的三名航天员还使用提问的方式，远程回答了地面小朋友提出的各种疑问：在太空中能自由走路吗？空间站能上网收发邮件吗？空间站中的饮用水是怎么来的？太空中能正常转身吗？等等。

其中最精彩最生动的就是水球实验课了，王亚平用一个简单圆环做成了一个特殊的大水球，大水球显示了王亚平的倒像。接着，王亚平往大水球里面添加了一个大气泡，神奇的一幕出现了，大气泡却显示出王亚平的正像。

为何水球成倒像，而水球里面气泡却成正像呢？估计很多小朋友都想知道原因吧，那么我就来简单科普一下。

光的折射

常玩弹珠的小朋友应该从透明的玻璃球中看到过这种景象，对面的人和物都是倒的，而且左右颠倒，为什么会这样呢？这其实是因为玻璃球对光的折射所致。

其实，光的折射在现实世界中普遍存在，海市蜃楼、幻日、日华等自然现象都跟光的折射有关，就连夜空中的星星眨眼也是光的折射引起的，因为航天员在太空中看到的星星是不会眨眼的。

真空光速为299792458米每秒，是一个固定的常数C，光在致密的空气中、水中和玻璃中传播速度比真空光速要小，因此才会出现折射现象，折射率就是反应光在介质折射的强度。

折射率公式为n=c/v，n是折射率，C是真空光速，V是光在介质中速度，由折射率公式可以看出，折射率其实就真空光速和介质光速的比值，V越小，那么折射率就越大，那么光的折射就越明显。

凸透镜原理

玻璃的折射率在1.5～1.85之间，正是因为玻璃对光的折射率很大，所以，我们就用玻璃做成凸透镜，凸透镜能将阳光汇聚在一个点上，这个点能产生数百摄氏度高温，能轻松点燃火柴棍，甚至能点燃纸张。

说到凸透镜，就涉及到一个焦距问题，凸透镜的焦距由它的曲率而定，也就是说中间部分越突出焦距就越小，一般来说，凸透镜的焦距定在10厘米左右。

凸透镜的焦距还决定了物体倒像和正像，当物体与凸透镜的距离在一倍焦距以内时，得到放大的正像，当物体与凸透镜的距离在一倍焦距和两倍焦距之间时，得到放大的倒像，当物体与凸透镜距离在两倍焦距以外时，得到缩小的倒像。

其实，玻璃球就是一个最厚的凸透镜，由于中间部分太过突出，导致它焦距极短，焦距在它的外表面附近，所以，我们通过玻璃球来观看前方的物体，物体与玻璃球的距离永远都在两倍焦距之外，所以，我们将看到一个缩小的倒像，并且左右颠倒。

王亚平在太空做的水球相当于一个玻璃球，水的折射率约在1.333，要比玻璃略小，但仍无法改变水球焦距太短的问题，焦距仍然在水球表面附近，所以，我们通过水球看到对面王亚平的就是缩小的倒像，跟玻璃球一样。

为何水球里面大气泡显示正像？

我们换位思考一下，阳光通过空气进入玻璃做成的凸透镜，光线会汇聚在一起，那么阳光通过玻璃进入空心的凸透镜时，还会把光线汇聚在一起吗？结果去是相反的，光线变分散，其原理和凹透镜有些相似。

所以，大水球里面有了大气泡就相当于有了两个透镜，一个是凸透镜（大水球），另一个是凹透镜（大气泡），一个是聚集光线，另一个是分散光线，合在一起最后获得的效果是大气泡表面图像成正像，由于气泡表面是弧状的，于是显示为缩小的正像。

这就是为什么王亚平做的大水球显示出她的倒像，大水球里面的气泡反而显示出她的正像了，你看懂了吗？

结尾

空间站环境跟地面环境最大的差别是没有重力，王亚平才能在空中做出一个圆圆的大水球来，然后再在大水球里面放一个大气泡，但在有重力的地面上，这是不可能做到的。

正是因为没有重力，多种科学实验才拿到太空中去进行，可以取得事半功倍的效果，国际空间站就进行过数百项科学设计实验，取得了巨大的科学成果，例如铯原子钟实验，玻色–爱因斯坦凝聚体实验等。