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为什么空间站上能使用毛笔

当宇航员进入太空时，因为传统的钢笔、圆珠笔必须依靠重力将墨水漏入笔尖，所以无法使用。铅笔虽然可以正常书写，但微小的导体石墨粉可能带来灾难性的后果。现代的太空笔则依靠气压将墨水压出。在神舟十三号的飞行任务中，翟志刚携带中国传统文房四宝进入空间站，将中华儿女骨子里的剑胆琴心展现得淋漓尽致。

为什么传统的钢笔、圆珠笔不能用，而毛笔这种诞生于先秦的古老文具，能在21世纪的星海探险中发挥作用？

要回答这个问题，我们要首先思考一番，毛笔是怎么书写的。答案看起来很简单：毛笔上面吸收了墨水，在笔尖与纸张接触的时候，墨水就从笔尖转移到纸上。但是，如果深入思考，就会产生疑问：为什么只有当笔尖接触到纸张时，墨水才发生转移，其他时候呢？

实际上，墨水自动发生转移也是常有的事情。初学者有时候会蘸上太多的墨水，墨水就会从笔尖滴下来。拿毛笔蘸墨时有特殊的技巧：只需把笔尖的一部分浸入墨中，这样可以保证只吸入适量的墨水，墨水就不会从笔尖滴落。所以，一支毛笔能留住的墨水，有一个上限。

透过现象看本质，既然毛笔可以留住墨水，那么一定有一个机制来克服重力，这个机制会是什么呢？我们不妨看一看墨水分子受到哪些力。由于毛笔笔尖是一个开放的区域，各处的大气压是平衡的，于是只需要考虑重力与分子之间的相互作用。这分为两种，一部分是液体分子之间的互相作用，另一部分是液体与容器壁分子之间的相互作用，使液体黏附或者疏离。两种相互作用都有摩擦力，微观上体现为电磁相互作用，宏观上就带来一种叫作毛细现象的神奇现象。

毛细现象是指，将一根毛细管浸入液体中，相比管外液面，管内液面会自发向上或向下发生移动。毛细现象第一眼看上去违反自然规律。人们常说“水往低处流”，为什么水会自发往高处移动？能量守恒定律告诉我们，能量不会凭空产生或消失，液柱上升的过程伴随重力势能的增大，因此一定能找到另一种能量，在这个过程中是减少的。没错，这种能量来自液体的表面张力。

液体表面与内部的相互作用与液体分子之间的相互作用很不相同。表面的液体分子互相连接更少，相互作用更弱，于是两侧受力不均。在这种受力不均的情况下，内部受力较大，将自发向外部“突出”，于是在不受重力的情况下，一团液体将呈现球形。在这种情况下，表面张力将使液体分界面变弯，使之达到能量最低的稳定状态。

问题的解答就是这样。毛细现象实际上要求达到一种平衡：液体分子相互作用和液体内部与表面相互作用的平衡。在达到这个平衡的过程中，液体表面会发生变形。毛笔的材料——兽毛，也就是蛋白质，可以被水浸润。由于分子间相互作用不受重力影响，毛细现象在空间站自然也可以发生，于是毛笔在失重条件下，也可以一如既往地吸入墨水，并正常书写。

当我们放眼星辰大海时，前人那些充满创意的智慧也凝视着我们。

【推荐2】阅读下面的文字，完成下面小题。

一个电台通过天线向四面八方发出无线电波，这些电波一部分沿着地面传播叫地波，另一部分向天空发去叫天波。地波在传播过程中受到地面物的吸收，能量逐渐减弱，波长越短，这种衰减越快，所以地波传播的距离是不远的。正好电离层有反射无线电短波的特性，天波在电离层和地面之间进行多次反射，能将无线电短波传向远方，实现了远距离通讯。但是波长过短则会穿透电离层，射向宇宙空间，不再反射到地面。电离层所能反射的最高频率叫临界频率。

正因为电离层主要是太阳辐射引起的，所以太阳活动对电离层影响特别大。早上、中午、傍晚、子夜，太阳的照射不同，电离层的结构也不相同。每当太阳上黑子增多和有耀斑、日珥等现象时，太阳的微粒流突然增大，电离层的结构发生变化，称为电离层爆炸或电离层骚扰。所以当太阳表面发生爆炸时，会向周围的空间抛射出大量的原子与电子，这些原子与电子以高速度射到地球上的电离层，扰乱电离层，在这种情况下，临界频率也随之迅速变化，造成通讯混乱，严重时天波全部通过电离层，短波通讯中断。

【推荐3】阅读下面文章，完成下面小题。

根据《国际湿地公约》，湿地是指自然的或人工的，长久的或暂时的沼泽地、湿源、泥炭地或水域地，拥有静止或流动的水体，包括低潮时水深不超过6米的滨海水域。湿地通常具备三个要素：水成土、临时或长期的水淹条件、耐湿生物或水生生物（尤其是植物）。这就将人们惯常理解的，仅指水域与陆地之间过渡地带的湿地概念，扩大至在空间上与之紧密相连的河流、湖泊等水体，使其形成整体，这有利于湿地生态的综合保护。滨海湿地和由河流湿地、湖泊湿地构成的内陆湿地，属于自然湿地；为满足人类需要而建成的水库、渠道、水田、塘堰等，属于人工湿地。我国湿地资源丰富，占世界湿地资源的十分之一。

湿地，与森林、海洋并称地球三大生态系统，具有不可替代的重要功能，与人类生存发展休戚相关。湿地是许多野生动植物（包括许多濒危物种）的“家园”，是全球生态系统中的巨大基因库。湿地也是蓄水防洪的天然“海绵”，能保持大于其土壤自身质量3至9倍甚至更高的蓄水量，能在短时间内蓄积洪水，然后慢慢将水排出。湿地还是有毒物质的降解容器。当人类活动造成的各种有毒物质进入湿地时，许多湿地植物和湿地中的微生物群落，能对其进行降解和转化，净化环境。这是湿地享有“地球之肾”美誉的重要原因。

湿地资源丰富，是人类的“衣食父母”。湿地提供的动物产品，如鱼虾等，是人类重要的蛋白质来源。产自湿地的谷物养活了全球50%的人口。取自湿地的芦苇是重要的造纸原料。湿地的水资源不仅为人类提供用水保障，也提供了“舟楫便利”。湿地资源还可以通过多种方式转换能量，如水力或泥炭发电。另外，湿地景观独特，是人们理想的旅游、休闲场所。

但长期以来，人类对湿地生态系统的整体性和多功能性认识不足，为了眼前或局部利益而透支湿地资源。例如，将大量湿地排水后改作他用，导致湿地面积锐减；过度捕捞、采挖湿地动植物，破坏了湿地生态平衡；上游湿地的林木砍伐造成水土保持功能退化，使中下游泥沙淤积，湿地蓄洪功能下降；工农业和生活污水随意排放，严重污染湿地水体。现在人们已经意识到保护湿地的紧迫性，并积极探索科学的方法。美国密西西比河沿岸农业带产生的大量硝酸盐和其他化学物质，不仅导致流域水质恶化，刺激藻类泛滥，还在入海处的墨西哥湾形成一个面积20000平方千米的无氧区。专家们认为，流域内湿地的大量丧失导致入海径流氮负荷过重，是造成无氧区的主要原因。有专家提出，解决问题的根本办法是在全流域进行大规模湿地生态重建，全面恢复湿地生态系统功能。这个建议已得到认可。

由于湿地类型多样，其功能和价值不尽相同，因此湿地生态的恢复和重建要有具体目标，因“地”制宜。例如，用于控制污染的人工湿地可大量种植芦苇、香蒲、莎草等植物，通过收割再利用或沉积的方式去除水体中大部分的营养盐，这是分散和净化工农业及生活污水的有效办法。作为鸟类或鱼类栖息地的湿地，其生态保护要特别注意保持自然状态下的“原型”状貌。以水文调节为目的的湿地建设，重在加强湿地的滞水能力。为人们提供旅游休闲场所的湿地建设，则更应重视优美环境的营造。当然，各类湿地生态的构建在承担主要功能的同时，完全可以实现多种功能的有机融合。