聚焦 因纽特人住在雪屋里面不冷吗？

　　详细内容如下：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

　　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

　　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

　　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

　　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

　　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

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

　　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

　　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？

本文文章转载自新浪新闻