每日视讯：寒冰曾是作战“防御盾牌”

• 2023-02-16 10:03:59 来源：科普时报

(资料图片)

视觉中国供图

1月22日，地处大兴安岭北麓黑龙江省漠河气温摄氏零下53度，地面堆积厚厚冰雪。这些场景不禁让人想到在血与火交织的战争中，寒冰在军事作战中起到过不可替代的“防御盾牌 ”作用。

北宋名将杨延昭曾在遂城（今河北省徐水县）发动军民冒严寒汲水灌城，用冰城抵御辽国的进攻。面对萧太后亲临城下擂鼓督战的辽军，杨延昭抓住寒潮来临机会，下令军民在城墙上一次次浇水，又一次次结冰，第二天高大的城墙就成了一道道冰墙，表面光滑，坚固无比。辽军虽勉强发起总攻，但箭头射在冰墙上最多只留下一个个白坑，云梯则无法搭在光滑的冰墙上，士兵更无法攀爬。辽军数日攻城不下，只好退兵而去。

冰的表面光滑度、坚硬度、承载力在一次次战斗中发挥了重要作用。

说起冰的光滑度，很长一段时间以来，人们以为这是因为冰的表面由水形成的薄薄的膜而导致的，而且这一层水膜是因为外来的压力、摩擦等产生而成的。直到近段时间，科学家才发现冰面的水是自带“润滑剂”的。2019年，科学家发现冰面上的水膜根本就不是“简单的水”，而是由与油一样黏稠的水组成，即冰水和碎冰的混合物，比水的润滑效果还要好。

水一般在0℃结冰，但在不同温度下冰的硬度是不同的，数值越大硬度越大：0℃时，硬度为1—2；-15℃时为2—3，这时硬度和铜块相当；-40℃时为4，与钢铁硬度相当；-50℃时为6，已超过钢铁的硬度；而在-70℃时可达到7，硬度超过花岗岩。由此看出，冰随着温度降低体积缩小，冰越结实，硬度也会增加。在超低温的情况下，冰可能比钢铁、花岗岩还要硬，如果温度再低，硬度基本上就不变化了。

因此，战场上有时将冰用于防护，这样可以减少子弹造成的人员伤亡。那么多厚的冰可以抵挡子弹射击？这要具体情况具体分析，因为这与子弹的特性和射击的距离、角度，以及冰层的情况等多种因素有关。一般来说，一定厚度的冰层在比较低的温度下就能够抗击枪弹甚至炮弹。如在-25℃时，冰就变得非常坚硬，因而在战争中常常被当作战时“盔甲”。

在寒冷的冬季，如果水中加上木屑或纤维再结冰，会极大增加冰的强度，防护效果就更好。二战期间，盟军将木纤维与水混和冻在一起，使木纤维形成防冰融化的隔离层。这种经过加固了的冰异常坚实，厚度仅2.5厘米的冰板可承受6个人的重量，10厘米厚的冰板则可抵挡手枪和步枪子弹，从而使盟军在对德军的战斗中伤亡大为减少。

冰还具有较大的抗拉、抗压强度和承载力。经科学试验得知，冰的抗拉强度为每平方厘米12千克—15千克，抗压强度为每平方厘米35千克—45千克。随着气温越来越低，水中冰层就会加厚，冰层的承载力也越强。当水面冰层厚度达15厘米，人可在冰上行走；冰层达20厘米就可成为天然的溜冰场；冰层厚度超过20厘米时，重约0.25吨的雪地摩托车可在上面驰骋；冰面厚度增加到40厘米时，冰面可承载重约2吨的小轿车；冰层厚度50厘米以上，连坦克都可以安全驶过。

（作者系湖南省科普作家协会会员）

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