Почему иглу эскимосов не тают, хотя внутри них относительно тепло: простая физика удивительного дома из снега

Мороз, ветер, метель. Снаружи температура минус тридцать (а то и ниже), внутри относительно тепло и светло. Эскимосы живут в «куполах» из снега, которые, как ни странно, не тают. Почему? Ведь внутри иглу температура выше нуля. Пусть и ненамного, но выше!

Секрет «снежного» стройматериала

Главный секрет заключается в структуре «строительного материала» для иглу. В рыхлом снеге около 90-95 % объема может занимать воздух. В «уплотненном», из которого и строят иглу, воздуха будет 30-60 %. Этот воздух внутри «снежных кирпичей» делает такой строительный материал отличным теплоизолятором. Стена иглу из прессованного снега будет как «ватная фуфайка». Холод снаружи не проникает, а тепло изнутри почти не уходит.

Тепло человеческого тела — один из «обогревателей» внутри иглу

Один человек «выделяет» около 80-100 ватт тепла (примерно как включенная лампочка накаливания). Если внутри иглу находятся несколько человек, да еще и горит фитиль лампы на тюленьем жире, то «суммарного тепла» хватает, чтобы температура в иглу поднялась до плюс пяти градусов, даже если снаружи минус тридцать. Холодновато? Да! Но если сравнивать с температурой «за бортом» и если речь идет о выживании в лютые морозы, то довольно неплохо.

Часть этого «тепла» внутри иглу, конечно, доходит до снежных стен и внутри иглу «строительный материал» слегка подтаивает. Но появившаяся влага тут же замерзает, превращаясь в прочную тонкую корку льда. Это корка еще больше укрепляет стены и купол иглу и становится дополнительным слоем, который уменьшает потери тепла.

Форма купола — не столько эстетика, сколько физика

Купол — это красиво, но дело совсем не в красоте. Для иглу «куполообразная» форма идеальна по трем причинам:

• у «куполообразного» строения меньшая площадь поверхности чем у строения в форме «кубика». А значит и меньше потери тепла;
• ветер как бы «обтекает» купол, не разрушая строение;
• «нагрузка» конструкции на снежные стены распределяется более равномерно.

По сути получается энергоэффективный дом из абсолютно доступного в любых количествах и в любом месте в тех краях природного стройматериала!

Почему иглу не превращается в огромную лужу

Чтобы снег растаял, нужно довольно большое количество энергии — примерно 334 000 Дж на каждый килограмм. Даже всей тепловой энергии, выделяемой людьми, «тюленьей» лампадкой и небольшим «очагом» для приготовления пищи внутри иглу, не хватит, чтобы растопить стены из снега. И если какая-то часть стены все же подтаивает, то эта вода тут же застывает, потому что наружный слой снежных блоков гораздо холоднее.

Получается, что стены иглу «саморегулирующиеся». Чуть подтает внутренняя поверхность стен и тут же снова застывает.

Да и с внешней поверхностью стен иглу примерно такая же история. Снег белый и обладает высоким альбедо (характеристика отражательной способности поверхности тела). Снежный строительный материал отражает бОльшую часть солнечного света. Поэтому внешняя стенка иглу «получает» меньше солнечной энергии, чем, скажем, черная крыша. На ярком же солнце часть внешней поверхности иглу может слегка подтаивать, но тут же в этих местах формируется та самая тонкая и прочная ледяная корка.

В результате таких циклов таяния/замерзания внутренняя и внешняя поверхность кирпичей из уплотненного снега за счет ледяной корки становится по прочности сравнимой с древесиной. И иглу, с течением времени, превращается во все более прочную конструкцию.

Микроклимат

Эскимосы строят вход в иглу ниже уровня «пола», чтобы холодный воздух «оседал» внизу, более теплый циркулировал между «полом» и «потолком». А небольшое отверстие наверху купола «выпускает» пар и углекислый газ, но не дает стремительно уходить теплу.

В итоге, иглу пригодно для спасения от жуткого холода и не тает, потому что:

• снег — прекрасный природный «утеплитель» с низким коэффициентом теплопроводности;
• «куполообразная» форма иглу минимизирует потери тепла;
• внутри иглу температура позволяет человеку выжить, но слишком «мала», чтобы расплавить снежную стену;
• подтаявшая влага на внутренних стенах и куполе тут же замерзает, укрепляя снежное строение;

Никакого волшебства! Элементарная физика!