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大雨過后，故宮的水都去哪里了？天壇皇穹宇皇帝寶座上的“高光”從何而來？正陽門箭樓千斤閘為什么能防御千軍萬馬？我們可以從北京科學中心的“科技中軸——北京中軸線上的科技”常設展中獲得答案。

故宮的雨水哪去了

600多歲的故宮從未遭受水患。這是因為，故宮擁有強大的排水系統。故宮在建造之初，就對排水系統進行了精密設計和精細施工。故宮的地面整體走勢呈西北高、東南低，其中北部的神武門地面比南部的午門地面高約兩米，整體形成約2‰的排水坡度。故宮的明溝暗渠四通八達，長度超過15公里，并有涵洞、流水溝眼等。內金水河又與故宮城墻外側的外金水河、護城河、中南海等水系相通，使雨水順著從高到低的地勢，流到明溝暗溝，再流入總干渠內金水河，然后排到紫禁城城外的河道中。只要紫禁城外的河道沒有滿溢，紫禁城內就不會被淹。古人通過這一完整的、成體系的排水系統，解決了紫禁城的水患問題。

天安門屋頂為何做成反曲面

天安門城樓大殿為重檐歇山式屋頂。從側面觀察可以發現，建筑屋頂并不是呈直線下落，而是有一定的弧度。屋頂的弧度對于排水會有什么影響呢？3個小球從3個弧度不一的面上掉落，誰的掉落速度最快呢？兩點之間線段最短，那么最短的這條線會是小球滾落得最快的線嗎？公眾可以通過有關最速曲線的“小球實驗”模型，觀察不同弧度對于排水的影響。

正陽門箭樓千斤頂如何抵御千軍萬馬

正陽門箭樓千斤閘，是力學與機械學的杰作。閘板系統、貫柱系統、滑車和貫繩系統，不僅使千斤閘堅固靈動，還在細節上體現出安全穩定運行、穩定傳輸動力的特征。

北京科學中心根據史料記載復原了千斤閘的模型。公眾可以登上高臺通過選擇不同臂距的旋轉柱，提升中間的重物，體驗不同長短、粗細的旋轉柱所使用力量的變化，體會力、力臂和力矩之間的關系，親身感受物理書本上關于省力杠桿的相關知識。

天壇冬至光是怎么形成的

每年冬至正午，一縷陽光會從天壇皇穹宇正門射入，經過地面反射，恰好照射到“皇天上帝”牌匾上，形成獨特的冬至光。這里面蘊含了光的直射和斜射、鏡面反射和漫反射的科學原理，通過縮小比例的皇穹宇和可調節的光線設備，公眾可以自行探索“皇穹光至”的秘密，揭開神奇冬至光背后的科學奧秘。