數(shù)千年以來，人類及更早之前的動植物們都已經(jīng)在利用雪保暖了，聽起來不太科學，畢竟雪是涼的，你甚至可以說，它是冰冷的。沒人能夠說的清楚誰建造了第一件雪屋。但只要在正確的物理原理指導(dǎo)下合理組合，在雪里其實可以比在木屋里更暖和。所以為什么冰冷的東西，卻能讓你保持在舒適的溫度？
廣闊而冰冷的極地是我們星球上最嚴酷的生命禁區(qū)之一，然而因紐特人卻已經(jīng)想法設(shè)法在那里住了大約五千年。冰層之上，溫度可以達到零下58攝氏度，這樣的低溫，要生存就意味著要找到個能遮風擋雨的地方。這可不是個以叢林聞名的地方，因此游牧的獵人們學會了利用他們僅有的建筑材料——雪。愛斯基摩語中有著一打又一打的詞匯來描述雪，因為它的種類確實多種多樣，所用雪的不同就決定了雪屋到底是能保暖，還是能給你凍成冰棍。
為了理解這一點，我們先得弄明白什么是“感覺到冷。”當你的體溫在下降時，你會感覺熱量在離你而去。“冷量”并不會進入你的身體，事實上并沒有“冷”這么個玩意。你可以將熱量想象成以一定數(shù)量存在的物體，你失去的越多，就會感覺越冷。熱量的交換有三種形式：對流、傳導(dǎo)、輻射。在雪屋中，三種形式都在起作用：雪屋中的人輻射出的熱量通過對流在雪屋中轉(zhuǎn)移；熱量會通過雪壁傳導(dǎo)而散失。這和正在發(fā)生在你家的過程一樣一樣的~
活體隔熱層的原理也是如此！鯨脂等脂肪組織可以阻止鯨或海豹中的熱量流失，但是那些不這么胖的動物們就只能用空氣來包裹自己。舉個例子，水獺皮的毛發(fā)密度是人頭發(fā)的一千倍。摸起來可舒服了。這是我這輩子摸過最軟的東西，真的是太可愛了。它隔熱的秘密藏在紋理之中。水獺毛是鱗片狀的，因而可以和雪片一樣困住絕熱的空氣分子。
粉末狀的新鮮雪中有95%的體積都是空氣，這使得它成為絕佳的隔熱裝置。然而正和你需要用力搓它才會變成雪球一樣，它作為建材的密度實在太低了。另一方面，冰塊是很好的擋風裝置，但是太重了。所以因紐特獵人們采取了剛剛好的策略：使用不太輕也不太重的雪來建造雪屋。傳統(tǒng)的雪磚并不用模具，而是從地里挖出來的。這種從地里發(fā)出來的緊湊雪塊的密度足夠了，但它仍然比純冰塊的空氣含量高的多，它很輕，而且隔熱性能也足夠好。
老樣子，動物們利用這一點要比我們早得多。北極熊，土撥鼠，甚至松雞，它們都會挖個雪洞來保暖。比動物們還要早的是擠進雪中防止自己被凍死的植物。在溫暖的季節(jié)里，土壤中吸收自太陽的熱量逐步增多，而厚厚的雪層就起到了你頭上屋頂?shù)淖饔茫e雪會防止熱量向前或向上逃逸。雪織成的毯子能夠防止植物的根、芽、種子結(jié)冰。
不想被凍死，這個理由足夠動物們開始動腦筋了，但我們大靈長類建起的雪屋比動物們高到不知道哪里去了。雪屋工程學最大限度的強化了保暖性和堅固度。動畫片里面的雪屋看起來就像個平底的半球形，然而現(xiàn)實中的雪屋并非如此！如果從中切開一個真實的雪屋，你會發(fā)現(xiàn)它是懸鏈線的形狀。這種斜率漸變的形狀和你雙手各提著鏈子的一頭讓它自然下垂時的形狀是一樣的。懸鏈線的拱門和半圓形拱門相比，重量分配更均勻，可以避免凸起或彎曲。事實上，這是自然界最穩(wěn)定的拱形之一，如此可靠，沿用至今。
雪屋內(nèi)部不同高度有著不同的曲率。熱空氣會上升，而冷空氣會沉到低處，從而遠離你吃飯，睡覺以及放松的地方。最開始，身體熱量會融化掉雪墻的最內(nèi)層，從而強化你和你的空氣隔熱雪磚，以及外界大寒冷之間的壁壘。生活在雪屋中，你自己就是小火爐。隨著時間推移，冰雪公寓的室內(nèi)溫度將在高于外界40到60度的范圍內(nèi)左右，要是帶個小伙伴來你的雪屋，溫度將會升的更高更快。
本文由 科學探索怪 發(fā)布 2017年4月16日
