Чому іглу ескімосів не тануть, хоча всередині тепло?

Історики сходяться на думці, що перші подібні споруди були створені понад дві тисячі років тому. Типове іглу має форму купола діаметром 2-4 метри, а висота снігової конструкції становить близько 2 метрів.

Зведення іглу

Для будівництва іглу використовують не лід, а блоки, вирізані зі щільного, спресованого вітром снігу. Це ключовий аспект, оскільки лід має високу теплопровідність і погано утримує тепло, тоді як сніг, завдяки великій кількості повітря між кристалами, є ефективним теплоізолятором. Щоб сніг вважався придатним, він повинен бути однорідним і достатньо міцним, щоб з нього можна було вирізати блоки.

Існує два способи зведення іглу: кільцевий та спіральний, причому останній є більш поширеним та інженерно досконалим. Блоки укладають по спіралі, що піднімається вгору. В основу закладають найбільші снігові блоки. З кожним витком вони зменшуються і нахиляються під все більшим кутом усередину, утворюючи самонесучу конструкцію. Така техніка дозволяє стінам триматися без додаткових опор на кожному етапі будівництва. Щілини, що виникають між блоками, заповнюють пухким снігом.

Після завершення будівництва іглу «протоплюють» зсередини за допомогою жирової лампи. Тепло змушує внутрішню поверхню стін трохи підтанути. Потім приміщення провітрюють, впускаючи холодне повітря. Тала вода, що вбралася у сніг, замерзає, утворюючи на стінах міцну крижану кірку. Цей шар герметизує шви та надає конструкції додаткової міцності. В результаті правильно збудоване іглу стає настільки міцним, що здатне витримати вагу дорослої людини чи навіть білого ведмедя.

Вхід в іглу являє собою невисокий коридор, стіни якого також зроблені зі снігових блоків. Функцію дверей виконують шкури тварин або великий сніговий блок. Щоб потрапити всередину, потрібно пройти коридором, іноді навіть навпочіпки.

Коридор часто розташовують нижче рівня підлоги, створюючи так звану «холодову пастку». Це рішення базується на законах фізики: тепле повітря легше і піднімається вгору, у житлову зону, тоді як важче холодне повітря «стікає» і затримується в низькому тунелі, не даючи теплу виходити назовні.

Досвідчена людина за наявності відповідного снігу може звести невелике іглу менш ніж за годину. Малі іглу використовуються як тимчасовий притулок, тоді як для тривалого проживання інуїти можуть зводити споруди розміром з невеликий будинок.

Всередині іглу

Стіни іглу зі спресованого снігу пропускають достатньо розсіяного денного світла, щоб усередині можна було обійтися без додаткового освітлення. В умовах полярної ночі для освітлення можуть вставляти у стіну прозорі пластини прісноводного льоду, які функціонують як вікна.

Інуїти можуть утворювати з іглу цілі селища, з'єднуючи окремі житла сніговими коридорами. Велике іглу може складатися з кількох «кімнат» (окремих куполів), з'єднаних тунелями, та вміщувати до 20 осіб.

Для комфорту підлога всередині застеляється шкурами тварин, іноді шкурами покривають і стіни. Для опалення та освітлення використовують жирові лампи. Тепло від них підтримує температуру всередині на комфортному рівні. Наприклад, якщо ззовні температура повітря становить -45°C, всередині іглу, лише за рахунок тепла людських тіл та лампи, вона може досягати від -7°C до +16°C.

Чому ж іглу не тане?

Стабільність іглу забезпечується кількома фізичними принципами:

1. Сніг як теплоізолятор. Основна причина — низька теплопровідність снігу. Спресований сніг складається з повітря на 70-90%. Саме повітря, замкнене між сніжинками, перешкоджає швидкій передачі тепла назовні. Коефіцієнт теплопровідності снігу (близько 0.2 Вт/(м·K)) можна порівняти з деревиною, тоді як у суцільного льоду він у 10 разів вищий (2.2 Вт/(м·K)). Будівля з льоду була б значно холоднішою.

2. Температурний градієнт. Стіна іглу постійно перебуває під дією температурного градієнта — перепаду температур між теплим внутрішнім і холодним зовнішнім середовищем. Точка замерзання (0°C) знаходиться всередині товщі стіни, а не на її внутрішній поверхні. Тепло від джерела всередині лише злегка підтоплює внутрішніший шар, але ця тала вода одразу вбирається в пори снігу, де контактує з холоднішими шарами і знову замерзає. Цей процес саморегулюється і зміцнює конструкцію.

3. Вентиляція та вологість. Для запобігання перегріву та надмірному таненню, а також для виведення вуглекислого газу, у верхній частині купола роблять невеликий вентиляційний отвір. Він випускає надлишок теплого повітря. Волога, що утворюється від дихання людей та горіння лампи, частково конденсується на стінах і замерзає, а частково виходить через вентиляцію. Таким чином, снігові стіни діють як регулятор вологості, поглинаючи її надлишок з повітря.

4. Форма купола. Сферична форма має мінімальну площу поверхні для заданого об'єму. Це означає, що через стіни іглу втрачається менше тепла порівняно з будівлею прямокутної форми того ж об'єму.

На перший погляд іглу — парадоксальна споруда. В той час як ззовні мороз, а стіни складаються зі снігу, всередині люди живуть цілими сім'ями. Коли багато іглу об'єднані між собою коридорами, мешканці можуть вільно пересуватися таким «селищем» без необхідності виходити назовні протягом тривалого часу, що є важливим в умовах сильних морозів та заметілі.