我國天宮空間站天和核心艙進行了第一次天宮課堂，作為第二批駐留中國空間站的神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員進行了太空實驗現場直播，指令長翟志剛負責手機拍攝，王亞平主講，葉光富配合實驗。
神奇的實驗：手臂畫圈轉身，哪來的角動量？
在眾多的實驗中，我最印象深刻的一個就是葉光富老師透過手臂畫圈實現轉身，當時看得一臉懵逼，這怎麼可能？哪來的角動量？這跟拔著自己頭髮把自己提起來有什麼區別？
當時葉老師完成轉身動作後，
王亞平老師解釋，這跟角動量有關，但並沒有具體解釋怎麼有關。
我想了半天也沒想明白是怎麼轉過來的……搜了一下有沒有相關分析發現大家好像都忽略了這個神奇的事情，中科院物理所的實驗原理科普里前面的扭動身體和後面的展開雙臂旋轉都介紹了，唯獨沒說手臂畫圈轉身這事……不過到晚上我終於想明白了……
太空轉身——難以完成的任務
在開始嘗試在失重狀態下懸空轉身時，葉老師企圖扭過身去，但當他的上半身轉向左邊，他的下半身就會同時轉向右邊，當他的上半身轉向右邊，他的下半身就會同時轉向左邊，上下半身總是向相反方向轉動，原因就是
角動量守恆
，這並不難理解。
用手劃圈實現太空轉身
這個完全在預料之內，此後葉老師又嘗試了幾種方式，都無法實現轉身，但神奇的事情發生了，
當王老師讓葉老師用手畫圈時，葉老師的身體開始轉動了！這讓我很意外，他明明懸空著，是怎麼轉過去的？誰給的角動量？
哪來的角動量？
其實答案很簡單：畫圈的右手給的角動量！
在葉老師右手畫圈的過程中，會產生一個旋轉的角動量，由於角動量守恆，身體就會產生一個反向的角動量，導致身體會向反方向旋轉。
在上面這個圖中，葉老師逆時針旋轉右手，身體就會順時針旋轉，整體會頭朝下腳朝上翻轉，正如大家在直播影片中看到的一樣。
為什麼會向後轉？
但你會發現，按照這個角動量分析，葉老師不是應該向前翻跟斗嗎？為什麼又會同時向後轉？原因就在於旋轉軸並不在身體的質心（上圖腰部白點，即重心）上，
根據慣性定律，在空間站中懸空的葉老師在沒有外力作用下，他身體的質心位置會保持不變，也就是說無論他怎麼折騰，他身體的質心依然停留在空間中的同一個位置。
因此，當旋轉的手臂給身體一個反向的角動量，身體要向反方向旋轉時怎麼辦？質心位置必須保持不變，那變的只能是身體各部分的位置了……
上圖紅色箭頭是胳膊處得到的角動量使頭部產生的轉動方向，黃色小箭頭是質心方向。
在胳膊處因角動量產生一個頭部向前旋轉的力時，由於是胳膊旋轉給身體的角動量，因此身體這個角動量是少了右手的質量的，這就導致身體左右的質量並不一致，上半身右邊的質量更大，這樣當身體在角動量作用下向前繞質心轉動時，左右並不平衡，右邊翻轉得更慢，結果就是在轉動過程中，上半身會同時向右邊翻轉。最終的合成的轉動方向就是上半身向右前方轉動。
即綠色箭頭方向。
於是就產生影片中這種類似於陀螺進動的效果，
這進動原因就來自於上半身缺少的一隻手臂的質量。
我坦白，單憑葉老師右手轉動我實在分析不出他的身體具體會怎樣轉……也就是我無法從他胳膊處獲得的角動量分析出他的體位變化……我只能配合影片才大致分析出他產生這種轉動的原因（-_-）。另外我不確定這是否是唯一的原因，因為我不確定左右質量平衡的情況下，胳膊位置產生的繞質心翻轉的力矩會不會依然導致身體向右偏轉……
為什麼手臂停止畫圈，身體會馬上停下來？
由於角動量來自於右手畫圈旋轉，因此當手臂停止畫圈後，身體的旋轉也會瞬間停止。同時隨著右手位置的變化，葉老師身體的質心在身體裡的位置也隨之發生變化，但質心在空間的位置是不變的，因此我們就會看到隨著手臂畫圈，葉老師的身體在畫面中好像一跳一跳的，正如大家在影片裡所看到的一樣。
角動量守恆——手換方向畫圈時，頭開始向後仰
基於同樣的原因，當葉老師手臂反過來以順時針方向畫圈，他的身體就會往逆時針方向轉，也就是頭往後腳往前翻轉，而依然由於前述原因，葉老師身體會向後仰起。
在前面畫面中，當葉老師手臂停止畫圈時，他的頭部在影片畫面中是處在右前方，而當葉老師手臂反向畫圈後他的頭部最終停止在畫面的右後方。
以葉老師的視覺會怎樣轉？
葉老師抬起右手逆時針轉時，以身體質心為參照，上半身因角動量守恆會向前翻，同時在前翻時由於質心的慣性作用和上半身質量差異使上半身實際翻轉方向會偏向左邊。
假如葉老師一開始是以順時針轉動右手，則上半身會因角動量守恆而向後翻，與此同時由於上述原因使上半身實際翻轉方向依然會偏向左邊。
只有在手臂畫圈產生的旋轉軸穿過質心時，葉老師才能保證不翻滾而僅向一個方向旋轉，也就是不產生向右的那個旋轉分量，不過這樣的手臂畫圈姿勢有點難……體操運動員可以試試……另外由於畫圈時手臂質量會導致重心偏移（下圖示示的兩個白點分別是垂手時和抬手時的人體重心位置），建議直接拿個風扇轉。（^_^）
我是星宇飄零，關（^_^）注~我，與你分享更多有趣科普知識。
（以上圖片來源網路和直播影片截圖，如有侵權請聯絡刪除）