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如何修建岩浆护城河

2020-06-19 17:06

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

也许你会有很多理由让你想在房子周围修一条岩浆护城河，但其中有些理由比其他理由更实在一点。也许你想吓退小偷，不让蚂蚁进屋，不让邻居家小孩偷走你晾在窗台上的馅饼，或者想在搞家装的时候来点“中世纪大反派”的风格，再给你的邻居、消防队和城市规划委员会找点刺激。

制造岩浆

造岩浆其实相当简单，至少在理论上很简单。你需要的原料只不过是石头和热量。

大部分石头在800～1 200 摄氏度时就会熔化。这比家用炉子的温度高，但是用高温熔炉、木炭炉甚至巨大的放大镜都可以达到这一温度。

要为你的岩浆寻找原料，你可以用附近随便捡到的石头试试，但是要小心。有些石头里包埋着气体，被加热时可能会熔化或爆炸。雪城大学的“岩浆计划” 负责制造岩浆并提供给地质研究和艺术项目，他们用的是来自威斯康星州的有几十亿年历史的玄武岩。这些玄武岩之所以会形成，是因为北美板块的核心区中部出现了一条裂缝，大量岩浆从这里汩汩流出。裂缝最后弥合了，但它留下了一条新月状的“伤疤”，全是稠密的玄武岩，埋在美国中西部的地下。

如果你在乎的只是拥有一条能把东西点燃的护城河，那你并不一定要坚持不放岩浆岩。你可以试试吹玻璃时用到的熔融玻璃，或者熔点合适的金属，比如铜。铝的低熔点意味着它作为护城河材料很不错，但其熔点低到刚熔化的时候都不怎么发光。不能发出邪恶的幽光，那还怎么能算得上是岩浆护城河呢？

让岩浆保持熔化

让岩浆保持熔化很难，因为岩浆会以可见光和红外辐射的形态，不停向外释放能量。没有稳定的热量输入，岩浆很快就会冷却、固化。这意味着你不能简单地把岩浆化开并倒进护城河里就宣告完工。为了阻止它冷却，你得保证有稳定的热能流入岩浆，以弥补热量的流失。

你的护城河需要某种内置的加热设备。

你可以把岩浆护城河想象成一条长而细窄的开放式熔炉。这种类型的工业熔炉一般是用燃气加热的，但也有耗电的版本——使用高温加热线圈。燃气加热的费用会明显更低，但电熔炉的结构通常更简单，温度控制也更精确。不管使用哪种能源，基本的设备构成都是一样的：一个坩埚盛放岩浆；另一个加热线圈或热气流来加热坩埚，周围装上隔热层。

岩浆究竟需要多热呢？我们可以选择熔点低的原料来降低能量消耗，但温度太低的话，护城河就不会发光了。

要想让一个东西热到发光，它的温度要达到600摄氏度以上。如果你希望像电影里那样在白天也能看到明亮的橙黄色的岩浆，那它的温度就需要达到1000 摄氏度以上。

我们可以用岩浆流的研究结果来估算，当岩浆达到指定温度的时候，护城河会散发出多少热量。这样就能知道，你得提供多少热量才能维持岩浆的融化状态。

这个图表告诉我们，900摄氏度的岩浆池每平方米散发出约100千瓦热量。如果电费是0.1美元/千瓦时，那么想让每平方米的岩浆用电维持在900摄氏度，每小时至少需要10美元。如果你的护城河有1米宽，包围的面积为4 000平方米，那么想要维持它的熔融状态，每天大约需要花费6万美元。

1米宽的护城河可能看起来太窄，根本无法阻挡人类入侵者，毕竟人类跳过这样的沟通常都没什么难度。但是，就算人不掉进去，光是岩浆护城河散发的热量就很危险了。一旦靠近河面，岩浆的热量强到足以在不到1秒的时间里造成人体二度烧伤，就连靠近岩浆都可能很难。站在几米之外的人遭受到的热流也相当大，《消防员安全手册》上说，这足以在10秒内让人裸露的皮肤产生痛觉。

1米宽的护城河并非牢不可破，你穿上厚衣服和靴子或许可以毫发无伤地跳过去，只要别掉进河里，也别在河两岸滞留太久。

为了阻挡别人跳过河，你可以把护城河修得更宽，也可以让岩浆更热。这两个选择都会增加你的开销，详见下面这个费用估算表格：

制冷

迄今为止，我们只讨论了加热岩浆的费用。但如果你要住在一圈岩浆护城河的中央，你还得考虑一下如何为房子降温。就算护城河与你的房子之间有相当大的距离，岩浆热辐射最终也会让房子里的你热得受不了。如果房子外墙和护城河之间相距10米，而你站在窗边，受到的热辐射已经超过了消防员的热暴露上限。

让护城河深陷地下，就能减少抵达房子的热辐射，并让更多的热量往上方走。不过，这样只能解决一部分问题，因为护城河周围的地面还是会很热，并向你不断辐射热量。如果刮了一阵风，风就会把一股热空气吹到你位于下风口的房子里。而这就是岩浆护城河的一个固有问题：不管风往哪儿刮，你永远都在下风口。

幸运的是，冷却房子比加热护城河要容易。如果你有冷水来源，比如你家附近有泉水或者河流，就让水流经你的墙壁，把额外的热量带走。水的储热能力巨大，这意味着你只需花掉很少的泵水费，就能赶走一大批热量。科技公司用这个方法来冷却服务器，谷歌公司就在芬兰海岸建了个数据中心，让海水发挥冷却作用。

你最好也能在护城河之外的地方找到新鲜空气来源，特别是如果你用的岩浆配方容易散发出有毒气体的话。幸好，岩浆的热量可以帮到你。如果你在护城河底下安装了通风管道，岩浆产生的热空气就会上升，并把空气从低处的管道里吸上来，这叫作“自然通风”效应。它被应用在工业冷却塔里，就像核电站用的那种，可以减少我们获取冷空气时对风扇的依赖。