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凛冬将至,你准备好了吗?

2016-12-29眠眠

科学大众(中学) 2016年11期
关键词:纽特毛皮凝胶

眠眠

看过电影《我们诞生在中国》吗?如果看过的话,你一定不会忘了死在雪地中的雪豹达娃,其实达娃并不是个例,根据科学家统计,自然界中有70%的野生动物都熬不过寒冷的冬天。然而,严寒虽然可怕,人类却依然找到了各种对付它的办法。与严寒之间的一场场生存斗争,书写在了人类进步的每一个脚印上。

火,人类御寒的第一法宝

大家都知道,咱们人类共同的老祖先南方古猿,是长着一身厚厚的毛皮的。它们的毛皮分为三层,从最里层的绒毛,到中层的硬质短毛,再到外层的长毛,可谓是三重保护。但是,从直立人开始,人类的毛皮就开始逐渐退化,最终变成了如今我们“光溜溜”的样子。这是因为,古人类找到了御寒的最大法宝:火。

火是御寒的初级武器,对它的使用,是人类进步的重大标志。考古学家在肯尼亚契索旺加地区的地层中,发现了一些质地特殊的红色黏土。这些黏土有着很明显被再加热的迹象,据估计当时的温度可能达到400℃。这标志着至少在142万年前,原始人类就能熟练利用火来御寒。北京周口店人遗址中,也发现了很多动物骨头被烧焦的痕迹。这说明他们会用火来烤制熟食。一块香喷喷、热腾腾的烤肉,就是冰天雪地里保持体温的法宝啦!

裘,御寒利器

人类文明出现之后,御寒的方法开始多样化起来。对于老百姓来说,穿得暖就是他们最好的办法。在明代以前,普通平民都穿着一种叫做“褐”的衣服来御寒。陶渊明就在自传《五柳先生传》中写道:“短褐穿结,箪瓢屡空”。这里的“短褐”,就是指一种粗麻布质地的短上衣,然而穿久多半都有破洞和补丁,只能勉强抵挡寒风。

达官贵人自然看不上“短褐”这样的衣服,他们要穿“裘”。所谓“裘”,就是指皮毛向外的衣服。古人发现,狐狸和貂腋下的毛皮柔软又保暖,是防寒衣物的最佳材料。因此,狐裘和貂裘毫无疑问是裘类中的“路易威登”,属于高档奢侈品。当然了,现代人应当保护动物,抵制皮草。

再说说居住在地球最北边赫赫有名的原住民因纽特人,在户外,因纽特人都会穿着驯鹿、北极狐甚至是北极熊的皮毛所制成的厚外套。这些衣物在制作过程中,十分巧妙地利用了空气受热会向上传递的物理原理,因此他们的衣服下部敞着口,上部却用连衣帽紧紧扣住,以防热量散失。

除了在穿戴方面讲究,古人的御寒还体现在住宿等方面。他们发明了很多取暖设施,比如火塘、火墙、温室和椒房等。火塘是最古老的取暖方式:在我国半坡、姜寨等遗址的发掘中,发现古人的原始房屋门口附近,有一些灶炕类型的设施。它们既能把空气从屋外引入帮助燃烧做饭,又能在寒冷的季节阻挡北风倒灌。温室则出现在汉代的宫廷之中,《汉书·霍光传》中就提到:“(昌邑)王入朝太后还,乘辇欲归温室。”温室是皇帝冬天居住的暖殿,其中有多种防寒保暖的设施。

此外,因纽特人搭建的冰屋也很有特点:以半球形的冰雪为主体,屋顶上铺着一层厚厚的野草,再覆盖上一层海豹皮。屋内墙壁上也挂着兽皮保温。冰屋的窗户最有特点,是用海象的肠衣包裹住的,透光却不散热。

当然,工业革命之后,暖气、电暖炉、空调、保暖被等陆续出现的科技发明,让现代人基本不必担心严寒的威胁,而且一些新材料的发明更使得人类御寒的本领越来越强。

南极科考队怎样御寒?

与因纽特人相比,极地科考队员的衣服就高科技多了。

科考队员都穿着特制的科考服:外部是用防风、防水的化纤材料,加上一层透湿膜构成。内部填充物也不是普通的鸭绒,而是昂贵的白鹅绒。在科考服的最里层是一种高科技材料,可以将人体散发的热量重新反射回来,最大程度避免热量散失。

除此之外,一种绿色环保且保暖功能强大的新材料也受到科学家的广泛关注——气凝胶,一种看起来就像凝固的烟雾状的纳米级多孔超级隔热材料。气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身重几千倍的压力,在温度达到1 200℃时才会熔化。而且,气凝胶比棉花和羽绒轻得多,这样便可以制成更轻、更薄、更方便的防寒外套。

御寒顶尖装备——宇航服

到了动辄零下150℃的外太空,科考队员们的羽绒服就不完全够用了。因此,宇航员们所穿着的,是代表着人类顶尖科技水平的航天服,除了具备抵抗宇宙辐射、外界温度,控制宇航员体温也是必备的功能。

来看看我国第一位宇航员杨利伟所穿的航天服,分为四层:第一层是纯棉材质的贴身衣物;第二次是保暖层,采用太空棉制成;第三层是通风散热层,这一层的讲究可就多了:衣服上布满了很多长长的微细管道,通过相连的水循环系统,可以在与外界隔绝的情况下,将人体产生的热量、水蒸气和体味带出去;第四层是气密加压限制层,通过充气加压,使人体始终处于熟悉的气压状态。当宇航员出舱工作时,还必须要加上镀铝织物制成的真空隔热层和外罩防护层。这层外套的胸口部位有一个可以拧动的圆形装置,用来调节衣服内的压力、温度和湿度。

此外,上面所介绍的气凝胶材料,由于它的导热性和折射率低,绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍,也同样适用于航空领域。

看过《冰与火之歌》的同学们应该知道,史塔克家族的箴言“凛冬将至”,令人印象尤为深刻。随着人类科技的不断进步,寒冷不再是那个可怕的恶魔。冬天就要来了,你准备好了吗?

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