如果绵羊淋了雨，它身上的毛也会缩水吗？ | No.489|冰晶|凝华|水分子|水蒸气|紫外线|绵羊|辐射

为什么羊毛衫一洗就缩水？

如果绵羊淋了雨，

羊身上的毛也会缩水吗？

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Q1 为什么羊毛衫一洗就缩水？如果绵羊淋了雨，它身上的毛也会缩水吗？
Q2 为什么海水是咸的而冰川算淡水？
Q3 山峰紫外线先到为什么反而降温？
Q4 地心是一个既零重力又巨大压强的地方吗？
Q5 高铁车轮和轨道怎么接触的？什么情况下会脱轨？
Q6 为什么感觉冬天早晨飞机的拖尾更明显？
Q7 为什么把弯曲纸张反向卷会平很多？
Q8 冰箱用久为什么会结冰？这些冰怎么除？可以吃吗？
Q9 相干光与非相干光有什么区别？在生活中的应用又有何不同？
Q10 来了寒潮之后太阳为什么变得不暖了？

Q1 为什么羊毛衫一洗就会缩水？如果绵羊淋了雨，它身上的毛也会缩水吗？

by 匿名

答：

相信清洗过羊毛织物的同学都会有类似的经验！羊毛衫“缩水”，首先与羊毛独特的表面结构有关。在显微镜下，每根羊毛纤维的表面都覆盖着像鱼鳞一样的细密鳞片层。

这些鳞片有方向性，根部附着在毛干上，末梢则伸出指向毛尖。同样重要的是，羊毛变成羊毛织物，是在被收集，清洗，梳顺，捻为纱线后被经纬交叠才织成布料的，这时各纤维处在拉直绷紧的状态。

当你用水洗涤时，同时发生了两个过程。首先，水会让绷紧的羊毛纤维变软，如同绷紧的皮筋突然放手一样，纤维变短了，那么衣服就变小了，这个过程称为“松弛缩水”；第二个过程是在水的作用下，鳞片会张开。如果顺着鳞片张开的方向，自然很丝滑，但如果逆着这个方向，鳞片会卡住，便会越摩擦越紧。如果你使用了洗衣机，那情况就更糟糕了：在洗衣机里，羊毛衫会不断地被搅拌、翻滚、摩擦。这使得张开的鳞片相互勾连，而鳞片一旦钩住，就像无数个小倒刺互相锁死，很难再分开。随着纤维相互纠缠、滑动，整件织物就会变得紧密、厚实，尺寸急剧缩小，并且手感也会变硬。剧烈揉搓起到的效果是类似的，这个过程也称为“氈（zhān）化缩水”。

但一只活绵羊淋雨就是另一回事了。首先，像人的头发一样，羊毛是长在绵羊皮肤上的，每一根毛囊都固定在皮肤里，毛发自然蓬松舒展，而自然生长的毛发方向大体一致，不像纤维方向相互纠缠的织物，即使湿了，纤维之间也无法发生大规模的移动和纠缠。其次，绵羊的皮肤会分泌叫做羊毛脂的油脂。这种油脂包裹着羊毛纤维，使其具有拒水性。雨水会结成水珠从羊毛上滚落，很难完全渗透到毛根的深处。不可忽视的还有，对于绵羊来说，雨水只是从上而下淋湿，没有像洗衣机那样剧烈的搅拌、挤压和摩擦。绵羊最多是甩甩头、抖抖身体，这远远不足以导致鳞片大规模勾连氈化。

最后有必要提醒一句，由于羊毛的主要成分为蛋白质，碱性物质会对其造成损伤，所以，如果你要清洗羊毛衫，那千万不要把它扔进洗衣机里，倒上洗衣液“一搅了事”，最好采用冷水或温水手洗，配合恰当的洗涤剂浸泡，平铺晾干等操作，避免我们的衣物“报废”~

参考资料：

by 滪旸

Q.E.D.Q2 为什么海水是咸水，但海水结冰形成的冰川却是淡水呢？

by 芳杜若

答：

之所以海水是咸的，但结冰形成的冰川却是淡水，是因为当海水冻结时，水分子会先排成整齐的冰晶结构，而这种结构只接纳纯水分子，不接纳盐离子，于是盐被排挤到冰晶外，留在未冻结的液体中，最终形成的冰是淡水冰。这一过程与“盐水冰点降低”也相关：盐离子会干扰水分子形成冰晶，使海水的冰点比纯水更低（约需降到 -1.8°C 才开始结冰），也就是说盐让海水更难冻结，但当海水最终在低温下开始结冰时，冰晶又会把盐拒之门外，只让水进入，从而形成淡水冰。换句话说，盐让海水不容易结冰，但海水一旦结冰，得到的就是淡水冰。

by 灵境

Q.E.D.Q3 山峰地势高，紫外线不应该最先到达山峰吗？那为什么每高100米温度就下降2摄氏度？

by 匿名

答：

首先，我们需要明确：一般认为每高100米下降约0.6摄氏度而非2摄氏度，不过这并不影响定性的理解。人类所活动的空间一般都处于对流层中，这一规律也仅在对流层内成立。你认为的紫外线先到达山峰并没有错。在高山上空，对流层和平流层从此处到层顶的距离都显著降低，因此对流层空气分子对紫外线的散射与平流层中臭氧层对紫外线的吸收都显著减少，所以在山顶的紫外线辐射的确会比地面上强得多（这也是为什么我们登山时要采取戴遮阳帽、涂防晒霜等措施）。

然而，我们通常所说的温度是指大气温度，而不是地面温度，太阳辐射对干洁大气的加热效率极低。太阳辐射能量主要集中在可见光与紫外光波段，对流层空气对此几乎是完全不吸收的，所以太阳光可以轻松地穿过大气层到达大地，在这一过程中热量被地面吸收。任何温度高于绝对零度的物体都会自发辐射，而地面温度（~300K）远低于太阳温度（~6000K），其辐射主要是远红外波段的长波辐射，可以被、等温室气体强烈吸收，这才是大气升温的主要来源，由此自然得出离地面越远，温度越低的结论。我们也可以从热力学上提出一个符合这一解释的动力学模型：低层空气被地面加热后，会通过对流上升。空气在上升过程中因气压降低而膨胀做功，消耗自身内能，导致温度降低（即绝热冷却）。当然，山峰本身也可以像地面一样辐射长波，但是相比广袤的大地与海洋来说，山峰这一小块的体量是非常小的，并且山顶处的气体也比低处更加稀薄，因此整体的温度机制仍由到地面（或海平面）的距离来支配。

此外，大气温度稳定时，其温度高低由吸热和散热两者的平衡共同决定，而山顶是极易散热的。山顶空气更加稀薄，保温效果差，大气逆辐射更弱，辐射散热更快。此外，山顶通常有较强的空气对流，会不断吹走贴近山体的那层暖空气。

综上，在太阳辐射大地-大地辐射大气-大气逆辐射大地的过程中，高处大气吸收辐射少，又易散失热量，因此海拔越高，温度越低。

参考资料：

何金海，郭品文，银燕，申双和.大气科学概论[M].北京：气象出版社，2012.

by ω的华尔兹

Q.E.D.Q4 地球的地心，引力平衡，是否0重力？但这里压强又应该非常大，所以它是一个既0重力，又有巨大压强的地方吗？

by 夜和星辰

答：

是的，这个思路是正确的。我们可以用一个简单的均匀密度球模型来理解为什么地心处引力为零却承受巨大压强。

假设地球是一个密度为，半径为的均匀球体。

在地球内部，距离球心处的引力只来自半径以内的质量，外部球壳对内部点的净引力为零。因此在地心处，内部质量为零，引力场强度为零，即重力为零。

另外，为了粗略估计地心的压力，我们先引入立体角这个概念。对一个给定的面和一个点，立体角就是物体在单位球面的投影面积与球半径平方的比值，例如，完整球面的立体角为

在距离圆心处，取一立体角为，厚度为的小薄球壳，（假设球壳足够薄，可近似为平面薄层）在球壳足够小的情况下，其受力可表示为其中外内为球壳外的压强减去里面的压强，受力方向向外。同时根据受力平衡，其所受重力与压强差造成的力应该平衡，有经过计算，可以得出用地球质量表示即为

综上所述，虽然地心处引力平衡导致重力为零，但巨大的压强来源于整个地球上层物质的重力挤压——压强是由外部层层传递至中心的应力效应，并不依赖于该点自身的引力场。因此，地心确实是一个引力为零而压强极大的特殊位置，这两者并不矛盾，反而共同体现了物质在自引力作用下的静力平衡特征。

by ly16

Q.E.D.
Q5 高铁车轮与轨道之间的接触面是怎样的？什么极端条件下车轮才会脱轨？

by 蝶翩不凡

答：

高铁车轮和轨道其实不是大面积接触，而是通过几平方毫米的接触斑滚动，方向由车轮外侧的轮缘来限位。弯道处钢轨会做成向内倾斜，让重力的一部分抵消离心力，使列车更稳、更不依赖轮缘硬顶轨道，从而提高安全性。一般情况下高铁几乎不可能脱轨，只有在严重超速弯道、轨道大面积变形、转向架断裂、或有大硬物卡入轮轨等极端条件下，轮缘无法再保持导向，才可能发生脱轨。因此，高铁能高速运行，是因为轮轨接触精确、结构冗余高、轨道设计科学。

by 灵境

Q.E.D.Q6 为什么感觉冬天的早晨飞机的拖尾会更加明显？

by 欸嘿

答：

飞机的拖尾，是飞机凝结尾迹。在冬天早晨更加明显、持久和壮观，这与多种因素相关。

飞机飞行时，发动机排出的高温尾气中含大量水蒸气和颗粒物（天然凝结核）。这些湿热气体喷入高空低温环境时，低温会让空气能容纳的水蒸气上限大幅降低，发动机排出的水蒸气会瞬间超出这个上限，迅速依附在颗粒物上凝华成小冰晶，数以万计的小冰晶聚集在一起，形成了我们看到的白色云带，即飞机的“拖尾”。

图源网络。飞机“尾迹”的形成过程：发动机排出高温废气（水蒸气+其他气体+颗粒物）→ 混入高空冷空气（-40℃）→ 水蒸气凝华成冰晶 → 形成白色云带 → 随气流扩散或消散。

而冬天早晨大气层结（指大气中湿度、温度等要素在垂直方向上的分布）较稳定，高空中逆温层明显，湍流弱，再加上此时高空常处于近饱和状态，尾迹中的冰晶不会快速扩散、升华，所以持续时间更长。另外，冬季早晨太阳高度角低，深蓝色的天空背景与白色凝结尾迹形成极强的明暗对比，再叠加冰晶对阳光的散射作用，让尾迹在高空显得格外清晰，视觉上更 “壮观”。

by 4925

Q.E.D.Q7 为什么将一张纸卷起来后展开压着不会变平，但如果反方向卷一下就会平很多？

by Eleanor

答：

要想搞清楚这个问题，我们就需要先弄清楚为什么纸张弯曲后不能恢复平整。

纸张是由植物纤维、填料、胶料、色料及水所组成的多孔性的多相物质体，其中植物纤维是纸张的最基本成分。当我们轻微地弯曲纸张，纤维可能仅发生弹性形变，撤去外力，纸张可以恢复平整。而当弯曲超过弹性限度，外侧纤维被拉伸，内侧纤维被压缩，其结构就会发生改变。纸张内部的纤维主要是其表面的羟基以氢键链接，当超过弹性限度，其原有的氢键网络被破坏，纤维发生位错，如果弯曲持续一定的时间，羟基会形成新的、稳定的氢键网络，将现有的形变状态“锁住”，也就是发生了重组。撤去外力后，因其内部结构改变，纸张也就不能恢复到平整的状态了。

将弯曲的纸张展开压着，也只是削弱这种作用，纸张两侧的结构依旧是不对称的，变化依然存在只是被削弱，然而如果将其反方向卷一下，那么上述的情形会在另一侧再次发生，纤维结构相对而言更具有对称性，纸张也就更平整。

需要补充的是，环境湿度对纸张的弯曲也有一定的影响，但是在这个问题中并不是主要的因素。纤维素具有较强的吸水性，当纸张吸收或失去水分时，氢键的作用会得到增强或减弱，从而导致纤维之间相互拉紧或推开。弯曲的纸张外侧由于被拉伸,沟壑增多表面积增大而更易吸水，当纸张正反面水分不一致时，纸张会向水分较小的一面弯曲，也会导致卷曲。当水分过高，纸张会膨胀变形，出现荷叶边（波浪纹）；当水分再次蒸发，纸张变得褶皱，出现紧边。这些现象在生活中也十分常见。

参考资料：

王子靖.纸张变形原因及应对措施[J].中国造纸.2025,44(5).
Richard E.Mark,Charles Habeger,Jens Borch,M. Bruce Lyne.Handbook of Physical Testing of Paper[M],Volume1,Second Edition.

by 跑马仔

Q.E.D.Q8 为什么冰箱用久了以后里面会冻很多冰？冻成冰得水是从哪里来的？怎样可以安全的把冰取出？这个冰还可以食用吗？

by Eleanor

答：

事实上，冰箱冷藏室和冷冻室结冰的原理并不完全相同。冷藏室的温度一般在零度以上，水蒸气会首先在冰箱内壁上凝结成液态水。正常情况下，冷凝水应当从排水孔流出。然而，如果出现排水孔堵塞、制冷管路附近过冷等情况，冷凝水就会在冷藏室内结冰。而冷冻室的温度常年低于零度，水蒸气接触温度极低的表面时，会跳过液态阶段直接结冰，这一过程叫做凝华。

那么，变成冰的水蒸气是从哪里来的呢？一部分水蒸气是”本地人“，来自冰箱中蔬菜、水果等含水实物的蒸发。另一部分水蒸气是“移民”，趁着我们开关冰箱门的机会钻入冰箱内部。

冰箱内结冰过多，会影响容积和制冷效率。为保证安全，除冰时一定要拔掉电源，取出食物，待其自然融化、冰层松动后，利用塑料工具清理，以免损坏冰箱内壁。切勿在开机时用手直接接触制冷管路！这个道理和“冬天不要舔东北铁栏杆”是一样的，小编清理冰箱的时候曾尝试过，真的会粘上。

最后，冰箱内结的冰是不能食用的。冰箱内不是无菌环境，冷凝水中可能含有大量细菌、杂质，吸附冰箱内的异味，可谓是藏污纳垢。只有用食品级制冰盒、干净饮用水制成的冰才可以放心食用。

by 冰糕

Q.E.D.Q9 相干光与非相干光有什么区别？在我生活中的应用有什么区别？

by 乘方

答：

简单来说，相干光就是一群“步调完全一致”的光，非相干光则是“各走各的路”。光是一种波，不仅有波长，还带着相位。当一束光的波长一致、相位关系稳定、方向统一时，它们会像排成整齐队列的士兵，这就叫相干光；如果频率混杂、相位不断漂移，那就是非相干光。

激光是最典型的相干光。它的光子几乎“同频共振”，波峰波谷保持严格同步，因此能形成极窄的光束，在传播过程中几乎不发散，还能产生稳定的干涉条纹。也正是因为它们“非常听指挥”，激光才能被用来做光纤通信、精密测距、激光笔、条码扫描以及外科手术——这些场景都需要光像一把“锐利的工具”。

相比之下，大多数生活光源——阳光、灯泡、LED 背光、手机手电筒——发出的都是非相干光。它们来自成千上万个原子各自“随机”放光，波长和相位都互不统一，叠加后使光散得更开，难以产生长距离、稳定的干涉条纹。正因为这种“杂而均匀”的特性，非相干光非常适合照明、拍照、看屏幕、观察颜色，是更自然、更稳定的日常光源。

从体感上说，相干光像一支纪律严明的队伍，用来完成精密任务；非相干光像一大片自由移动的人群，把空间填满亮度，让我们看清世界。因此，相干光与非相干光的不同，不只是物理概念，更在于它们在生活中承担着完全不同的角色——一个做“精密工具”，一个做“日常光源”。

by 柠七

Q.E.D.Q10 云南11月中旬来了大寒潮，这之后太阳就变得不暖和了是为啥呢？云南这边正常来讲，出太阳了就会超级暖和，是寒潮影响到了什么吗？还是寒潮之后升温需要一定时间吗？？

by 黄鱼

答：

遇到气象问题，不妨先看看这两天的云图：下图是北京时间2025年11月29日17:30由风云4B卫星记录的真彩云图：

白色区域就是反光较强的云层（通常代表阴雨），在低纬度地区呈现漩涡状的亮云层通常就是热带气旋。那么显然看出云南省（不认识地图没关系，绿色箭头指向的是昆明市附近）整体是晴朗天气。从中能看出什么特殊的地方呢？注意（红色箭头指向的）南海和孟加拉湾上的两个气旋，它们分别是台风“天琴”和印度洋气旋风暴“森亚尔”。热带气旋为低压区，而寒潮、冷空气为高压区，南边存在的两个低压就会增大气压差，把冷空气进一步向华南“拉”过去，加上冷空气强度大、降温剧烈，这就形成了深入云南省的寒潮，能进云南的寒潮确实不多见（冻）本轮寒潮过后并不是立刻回暖，残余冷空气被山挡住留在了四川、云南一带（因此玉溪市出现了记录以来11月最低温）。即使出了太阳也不暖和，有这股残余冷空气一份功劳。

另外我们知道，水的饱和蒸气压随气温增加而上升，因此较冷的空气无法携带更多水汽。因此冷空气前来并滞留后遇到云南本地较多的水蒸气，使湿度增大接近饱和。以昆明市12月1日湿度曲线为例：