大雨过后，故宫的水都去哪里了？天坛皇穹宇皇帝宝座上的“高光”从何而来？正阳门箭楼千斤闸为什么能防御千军万马？我们可以从北京科学中心的“科技中轴——北京中轴线上的科技”常设展中获得答案。

故宫的雨水哪去了

600多岁的故宫从未遭受水患。这是因为，故宫拥有强大的排水系统。故宫在建造之初，就对排水系统进行了精密设计和精细施工。故宫的地面整体走势呈西北高、东南低，其中北部的神武门地面比南部的午门地面高约两米，整体形成约2‰的排水坡度。故宫的明沟暗渠四通八达，长度超过15公里，并有涵洞、流水沟眼等。内金水河又与故宫城墙外侧的外金水河、护城河、中南海等水系相通，使雨水顺着从高到低的地势，流到明沟暗沟，再流入总干渠内金水河，然后排到紫禁城城外的河道中。只要紫禁城外的河道没有满溢，紫禁城内就不会被淹。古人通过这一完整的、成体系的排水系统，解决了紫禁城的水患问题。

天安门屋顶为何做成反曲面

天安门城楼大殿为重檐歇山式屋顶。从侧面观察可以发现，建筑屋顶并不是呈直线下落，而是有一定的弧度。屋顶的弧度对于排水会有什么影响呢？3个小球从3个弧度不一的面上掉落，谁的掉落速度最快呢？两点之间线段最短，那么最短的这条线会是小球滚落得最快的线吗？公众可以通过有关最速曲线的“小球实验”模型，观察不同弧度对于排水的影响。

正阳门箭楼千斤顶如何抵御千军万马

正阳门箭楼千斤闸，是力学与机械学的杰作。闸板系统、贯柱系统、滑车和贯绳系统，不仅使千斤闸坚固灵动，还在细节上体现出安全稳定运行、稳定传输动力的特征。

北京科学中心根据史料记载复原了千斤闸的模型。公众可以登上高台通过选择不同臂距的旋转柱，提升中间的重物，体验不同长短、粗细的旋转柱所使用力量的变化，体会力、力臂和力矩之间的关系，亲身感受物理书本上关于省力杠杆的相关知识。

天坛冬至光是怎么形成的

每年冬至正午，一缕阳光会从天坛皇穹宇正门射入，经过地面反射，恰好照射到“皇天上帝”牌匾上，形成独特的冬至光。这里面蕴含了光的直射和斜射、镜面反射和漫反射的科学原理，通过缩小比例的皇穹宇和可调节的光线设备，公众可以自行探索“皇穹光至”的秘密，揭开神奇冬至光背后的科学奥秘。