因纽特人住在雪屋里面不冷吗?

释放双眼,带上耳机,听听看~!
来源:中科院物理所微信公众号 这个周一恐怕是小编在这个冬天度过的最冷的一天,不愧是今冬首个棉裤预警,凛冽的寒风让小编这个南方人第一次领略了什么叫做“风头如刀面如割”。

来源:中科院物理所微信公众号

这个周一恐怕是小编在这个冬天度过的最冷的一天,不愧是今冬首个棉裤预警,凛冽的寒风让小编这个南方人第一次领略了什么叫做“风头如刀面如割”。

幸亏帝都的暖气给力,小编愉快地刷着朋友圈,在南方小伙伴的动态下面秀了一波暖气,开心。

我的命就是暖气给的

我的命就是暖气给的

北方取暖靠暖气,南方取暖靠抖。(其实靠空调啦,听说有些地方的空调只有制冷功能没制热功能?)

那么生活在北极(想想就冷)的因纽特人又是怎么取暖的,他们住雪屋里面,睡冰块上面,不冷么?

睡冰块?睡寒玉床的表示不服

睡冰块?睡寒玉床的表示不服

说到因纽特人,浮现在大家脑海中的是几个人穿着兽皮,须发挂着冰碴,站在冰天雪地里的画面。

就像这样

就像这样

其实,并不是所有的因纽特人都住在雪屋里,只有在冬天的时候有些因纽特人才住雪屋,有些住泥屋或者石头屋;夏天会住在兽皮帐篷里。

如何建造一间雪屋

首先,需要找到一块有合适积雪的地方。造雪屋用的“雪”是有讲究的,需要那种被风吹散然后堆积起来的雪,这种雪的小冰晶之间接触比较紧密,并且还有比较多的空隙囤积空气。初雪因为太松散,不适合造雪屋;至于冰块,因为冰块中缺少孔隙,绝热性能没有雪好。有经验的人会用刀在雪地上戳一下,判断积雪是否适合造雪屋。

然后开始用刀在雪地上划出一个矩形,从中取出造雪屋所需要的“雪砖”,并将雪砖在这个矩形的周围围成一个圆形。取走雪砖产生的这个长方体凹槽后面可是有大用的。

将雪砖在长方形凹槽周围围成一个圆形之后,可不是直接在上面砌雪砖。而是需要先将一部分雪砖削成一个斜面。

为什么要这样?看下面这张图就明白了,雪砖其实是螺旋式上升的垒起来的。这样垒的好处是雪砖除了有下方的雪砖支撑外,还有侧边的雪砖提供支撑,在建造雪屋的时候上方的雪砖不容易跌落。

雪砖的铺设方法 | 图片来源:Wikipedia

雪砖的铺设方法 | 图片来源:Wikipedia

接下来就是以那个斜面为基础,顺着类似于“圆锥螺旋线”的螺旋线来砌雪砖,雪砖螺旋上升,并逐渐向内倾斜。

随着雪屋越砌越高,雪屋也逐渐合拢,最后仅留下最上方的一个窟窿。这时候从里面托举起一块雪砖,不断用刀修饰它的形状,让它刚好契合这个窟窿,顺便并留下一个通气孔。

我们发现,人是站在雪屋里面砌砖的。雪屋建好后,人也就被封在了雪屋里面,不过别着急,里面的人用刀在雪屋底部划个口子,开个洞就出来了。为什么不在外面砌雪屋?小编觉得是正在建造的雪屋还不坚固,如果在外面砌,就需要趴在“半成品雪屋”上去盖上顶部那些雪砖,没准“半成品雪屋”就塌了。

雪屋砌好后,就需要将雪砖之间的缝隙填满。现实生活中填充砖与砖之间的是水泥砂浆,它同时也起到粘结剂的作用。而雪屋用的就是雪,在地上捧一把雪把缝隙填满,或者用刀敲击缝隙周围的雪砖,让雪砖边缘掉落,堵住缝隙。

用雪砖在雪屋入口处砌一个长长的隧道,以减少门打开时的风和热损失,还会在门口处用兽皮做成门帘挡住寒风的灌入。

最终建成的雪屋的剖视图长这样,前面说到,取走雪砖后留下的那个长方体凹槽有大用,在这儿就能看到了,凹槽拓展了雪屋的空间。

雪屋的横向剖面图 | 来源:Wikipedia

雪屋的横向剖面图 | 来源:Wikipedia

上图中将雪屋的横向剖面画成了半圆,实际上,雪屋的横向剖面更像是悬链线[1](两端固定的链条在重力作用下自然下垂所具有的曲线形状)。

悬链线 | 来源:Wikipedia

悬链线 | 来源:Wikipedia

匈牙利布达佩斯东站的穹顶是悬链线(倒过来看) | 来源:Wikipedia

匈牙利布达佩斯东站的穹顶是悬链线(倒过来看) | 来源:Wikipedia

下面再看一下简易版雪屋建造的快放,复习一下雪屋是怎么造出来的。

雪屋造好后还需要在里面点一盏油灯(鲸或者海豹的脂肪制成),封好入口,让雪屋内的温度升高一些。这样雪屋内层的雪就会轻微融化,然后熄灭油灯,打开门让冷风灌入,融化的雪又结成冰,从而让雪屋更加坚固,密闭性也更好(刚造好的雪屋四面透风,需要用这个办法密封一下)。

雪屋如何保暖

雪屋是造好了,我们更关心的是,里面住着暖和吗?

前面说到了,之所以选用雪而不是冰作为建造雪屋的原料,是因为雪的导热性不好,这也提示我们,雪屋起的作用其实是保温,而不是加热,像暖气房一样自带加热装置是别想的了。

那么雪屋是怎么保温的?

热量的传递主要有三种:热传导、热对流、热辐射。雪屋里面是如何保温的,也可以从这三个角度来分析。

在雪屋里面,为了减弱热传导,还是需要穿厚一点的,光靠空气的保温性能还远远不够(这不是废话吗)。因纽特人还会在雪屋的内壁挂上兽皮,用于隔热,防止屋内温度过高使得雪屋融化了。

下面需要着重说一下热对流。从前面雪屋的横向剖视图中可以看到,雪屋里面有一个更高的平台,就像下图这样。

图片来自网络

图片来自网络

这个平台就是平时生活和睡觉的地方。咦,为何睡觉的地方更高?我们知道,热空气比较轻,会往上走,冷空气比较重,会往下沉,这在雪屋里面更加明显。冷空气聚集在雪屋底部,尤其是门口处,而人体和油灯加热的空气会往上飘,所以为了保暖,生活睡觉的地方要靠近雪屋的顶部。

门窗附近一般都是最冷的地方

门窗附近一般都是最冷的地方

另外,白色的雪可以反射一部分人体的热辐射,也能起到保温的作用。

正因为这些原因,就算在-50℃下北极,雪屋里面也可以维持0℃左右的气温,虽然还是有点冷,但比户外的酷寒来说已经好多了。

康奈尔大学曾经做过一次模拟 [2],把人等效为表面温度为37℃的圆柱体(这也太随便了吧),只考虑热传导和热对流,不考虑热辐射,下图就是模拟结果。可以看到人体周围温度是急剧下降的(还是要多穿衣服呀),然后到雪屋内壁之间的大部分空间温度都比较低,低于0℃,雪屋内壁都在-10℃以下。

这么看来在雪屋里面多穿衣服才是王道。

雪屋建造的动图截取自纪录片:How to Build an Iglo。

参考资料

[1] How An Igloo Keeps You Warm

[2] How Warm is an Igloo?

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