《长津湖之水门桥》里的水门桥到底有多冷？

源济

《长津湖之水门桥》里的水门桥到底有多冷？

知乎高赞  2022-02-03 20:00

「七连应到 157 人，实到 1 人。」

战争胜利后，参战部队集合报数时，伍万里的这句话直戳着观众内心的悲悯。

水门桥上，战士们脸庞冻得青紫，眉毛挂霜结珠，处处显示出这场战争的艰难。

第七穿插连仅生还一人的惨烈现实让人忍不住去想象当年烈士们的英勇和无畏。

可如果你去进一步了解当时的作战条件有多么艰难，可能会更加直观地感受到战士们的强大毅力和胜利的来之不易。

《长津湖之水门桥》里的水门桥到底有多冷？ 

| 答主：@瞻云

昨天看了电影，伍千里兄弟被冻成冰雕后的一幕依旧在脑海里回闪：

 

在美军的火焰喷射器下，伍千里身上燃烧起了熊熊火焰。

 

他最终被烧成了焦炭，却融化了伍万里身上的严冰。伍万里最终获救，成为第七穿插连唯一活下来的战士。

 

在《长津湖》第一部中，展现了一夜之间被封冻的冰雕连；而在《长津湖之水门桥》中，则更多地现了战士们被冻死、冻伤的细节。

 

我不禁在思考一件事情：

 

在 -40℃ 的环境中，志愿军战士究竟能存活多久？

 

先说结论：

 

虽然在高负荷的运动状态下，人体会释放大量的热量，战士们都不会有冻死的风险。

 

然而在长津湖战役中，战士们常常需要埋伏三天三夜。

 

对于第一批没有分到厚棉服的战士来说：

 

静卧在 -40℃ 的无风环境，他们能坚持 14 个小时。

 

在有风环境中，能坚持的时间低至 2 ~ 4 小时。

 

意志坚定的战士，可以在四肢冻成冰棍后，坚持三天三夜。

 

而对于有厚棉服的战士来说：

 

静卧在 -40℃ 的无风环境，可坚持 28 小时。 

 

在有风环境中，能坚持的时间低至 4 ~ 8 小时。 

 

意志坚定的战士，可在四肢冻成冰棍后，长时间坚持。

 

【以下是详细探讨和计算过程】

 

安静状态下，志愿军战士能够产生多少热量？

 

这是不同状态下，人体的新城代谢率不同：

 

睡眠时：41W/m^2

 

静卧时：47W/m^2

 

静坐时：58W/m^2

 

静立时：65~70W/m^2

 

步行时：116~337W/m^2

 

当战士们静立时，机械功为零，用新陈代谢功率×人体表面积，就能得到人体释放的总热功率。

根据许文生氏公式： 

 

 

可得，170cm 、60kg 的战士，体表面积为：1.65m^2 。

 

战士静立时，新陈代谢取：

 

 

当人处于低温状态，人体新陈代谢提升 10 - 15% 。

 

最终我们得到，静立状态下，战士们的新陈代谢总功率：

 

 

也就比一个 100W 的灯泡功率高那么一点点，但这却是点亮人体的生命之火。

穿多厚的衣服，战士们才能保暖？

 

当人体产生的热量＞散失的总热量时，人体便会升温。

 

当人体产生的热量＜散失的总热量时，人体便会降温。

 

只有人体产生的热量=散失的总热量，人体的温度，才会不升不降。

 

人体散热的方式很多，主要可以分成三个大类：

 

 

1、对外热辐射：有温度物体就会辐射电磁波。

 

2、流体（空气/水）对流散热：空气流动带走表层的热量。

 

3、呼吸和皮肤蒸发散热：呼吸冷热交换以及水蒸气带走的热量。

 

通常情况下，通过呼吸流失的热量最高也只有总热量的 1/10 ，而低温状态下皮肤散热极少。

 

那么，战士们在 -40℃ 的环境下，人体散热的主要方式是：

 

对外热辐射+流体（空气/水）对流散热

 

这两种方式，占热量总损失的 90% ，那么战士们通过这部分散失的热量约为：120W 。

 

人体裸露部位释放的热量更多，衣服包裹部位释放的热量更小，所以需要分两种情况下来讨论。

 

◆裸露部位释放的热量

 

◆衣服包裹部位释放的热

 

 

战士们裸露部位被带走的总热量有多少？

 

人的面部和双手，裸露的总面积，预估 1000cm^3 ，也即 0.1m^2 。

 

在 -40℃ 的环境下，裸露部位的温度有多少？

 

 

当皮肤温度低于 5℃ 时，会出现痛感，低于 0℃ 皮肤会结冰。

 

那么战士们面部和四肢在非冰冻状态下，裸露部位温度应该长期处于 0~5℃ 。

 

◆我们先来计算，裸露部位的热辐射功率

 

 

人体损失的辐射热量，等于向外热辐射减去接受到的热辐射，即：

 

 

当面部和手平均裸露温度为 5℃ 时，那么这部分在 -40℃ 状态的热辐射功率为：

 

 

◆我们再来计算，裸露部位的流体（空气/水）对流散热

 

在无风状态下，身体主要散热是空气自然对流散热。

 

 

可得，人体在无风环境中，裸露部位的自然对流散热功率为：

 

 

那么，裸露部位散失的总热量为：

 

 

那么，通过衣物散失的热量为：

 

 

穿多厚的衣服，战士才能维持人体的热量平衡呢？

 

衣服表面的温度会比环境的温度稍高一些，同样会通过热辐射以及对流散热，把热量释放到环境中去。

 

当衣服从人体吸收的热量恰好=衣服对外散失的热量时，通过辐射定律和牛顿冷却定律，我们容易反推，得到衣服表面的温度为：-30.07℃ 。

 

而人体在舒适状态下，皮肤温度为 33℃ ，低于 30℃ 便会感到明显的寒冷。

 

战士们长期处于寒冷状态，我们取 30℃ 。

 

那么衣服内外的温差约等于 60℃ 。

 

这是不同材质衣物的导热系数：

 

 

当时战士们所穿的都是棉服，导热系数取 0.072W/(m·K)

 

 

那么，衣服厚度：

 

 

 

约 7.6cm 。

 

也就是说，加上棉服和内衬、毛衣等，志愿军战士身上需要有多达 7.6cm 的纯棉隔热层，才能在 -40℃ 的无风环境中，感到不会那么冷。

 

由于战士们一开始的棉服都是旧棉花，保暖还更低。处于比较舒适的状态，隔热层厚度甚至需要达到 10cm 以上。

 

然而，第九军团刚刚去朝鲜的时候 15 万人，仅仅得到 5 万套厚棉服。

 

这在《长津湖》第一部中有所展现：

 

 

电影中展现了因为美军轰炸，而没能及时得到足够多的厚棉服。

 

志愿军刚刚到达朝鲜的时候，身上所有的衣物加起来，能有 3cm 的隔热层就很不错了。

 

战士们在打闹的过程中，新陈代谢功率可以升高到 200W/m^2 ，可以让人体处于温暖状态。

 

然而，战士们行军打仗，真正面临死亡威胁的是在户外环境。

 

在 -40℃ 的室外，战士们究竟遭遇了什么？

 

室外不存在无风环境。

 

 

计算可得，室外环境下，风从志愿军战士面部和裸露的双手，带走的热功率高达：

 

 

加上热辐射，损失的总热量为：59.12W 。

 

那么，通过衣物散失的热量,，仅仅只剩下：120 - 59.12 = 60.88W 。

 

我们容易得到，当衣服的外界温度为 -37℃ 。

 

通过衣服散失的热量才恰好为 60.88W ，衣服内外的温差约等于 70℃ 。

 

在这种环境下，战士们要不觉得冷，需要的棉服厚度为：

 

 

 

也即 17.82cm 。

 

但这是根本不可能的事情，战士们实际衣服的厚度比这个薄多了。

 

对那部分身上隔热层仅仅只有 3cm 的战士来说：

 

当恰好有掩体，处于无风环境时，人体额外流失的热功率为 100W 左右。 

 

而在普通风速环境下，损失的热功率为 300W 。

 

也就是说，根据不同的状态，这些志愿军战士身上热量额外流失速度为：100～300W/s 。

 

当人体温度流失，达到严重失温状态时，核心温度可低至 33℃ 以下，达到 30℃ 人体死亡。

 

体表裸露部位温度可低至 0℃ 以下，非裸露部位也能低至 10℃ 左右。

 

人体是立体结构，随着尺度增加体积 3 次方增加。

 

预估战士们从正常体温到濒死状态，整个人体的平均温度可降低 20℃ 左右。

 

按照 60kg 的人体，达到严重失温状态时，额外损失的总热量为：

 

60×20×4.2×10^3=5040KJ 。

 

根据所在环境的不同，这些热量全部流失，所经过的时间为：16800~50400s 。

 

折算为小时为：4~14 小时。

 

也就是说，在最为理想的情况下，身着单薄的志愿军战士只能在风雪中静卧十多个小时。

 

在不理想的情况，他们仅仅只能静卧 4 个小时左右。

 

如果遇到强风天气，例如达到 10m/s 的五级劲风，热量流失的速度便可超过 600W/s 以上，战士们能坚持的时间更是大大缩短。

 

第9兵团，仅仅在长津湖战役便伤亡 19202 人，冻伤 28954 人，冻死 4000 余人。

 

冰雕连正是在这样的环境下产生的。

 

 

可以看出，冰雕连所处的环境，并没有任何掩体。

-40℃ 的环境，在大风下，只需要 2~4 个小时左右，便能把人冻成冰雕。

 

在志愿军战士被大量冻死之后，周总理曾下令向战士们提供棉服，且提供的所有棉服必须用新棉花。

 

另外一点就是，打水门桥之前，七连在下碣隅里打了大胜仗，补充了食物、武器和被服，所以相对来说宽裕了一点。战士们能吃得上罐头了，令人泪目。

 

在《长津湖之水门桥》中，志愿军战士们的棉服明显更厚了一些：

 

 

但哪怕如此，他们所有衣服所形成的隔热层能有 5cm 就很不错了，距离 17.82cm ，依旧差了很远。

 

虽然 5cm 的隔热层，在正常行军的过程中，就可以保证不冷。

 

但在埋伏敌人的过程中，人体热量流失的速度依旧很快。

 

流失速度大约为：50~150W 。

 

战士们能够在冰雪中埋伏的时间大约为 8~28 个小时。但如果遇到 5 级大风，时间依旧会缩短至 4 小时。

 

在《长津湖之水门桥》中也有所展现，有的战士在睡了一夜之后就再也没能醒过来。

 

在冰雪中埋伏 3 天 3 夜的战士，他们又是如何做到的？

 

这是因为随着人体进入失温状态，体表温度下降，热量流失速度会大大降低。

 

在核心温度为 30~33℃ 的严重失温状态，如果体表温度接近 10℃ 时，大大减小的热量流失，便有可能接近人体静卧状态下的发热功率。

 

尤其是当四肢被解冻成冰后，人体流失的速度会进一步下降。

 

达成热平衡，便有长期坚持下去的可能。

 

然而，不说四肢冻成冰块，进入中度失温之后，便会有随时失去生命的危险。

 

然而，无数的战士处于中度甚至重度失温状态，四肢被冻成冰棍，却能坚持 3 天 3 夜！

 

简直就是如同传奇一般的存在。

 

这样的意志力，是和平年代的我们根本无法想象的事情。

 

在《长津湖之水门桥》电影中，展现了诸多严寒冷冻下的细节，电报机和迫击炮被冻得无法使用。

 

无论活着还是死去的战士们，四肢都已经冻得僵硬，四肢各处都是严重的冻伤，很多人手肿得就像馒头一样，因为连血液都已经被冻住了。

 

甚至判断一个士兵是否死亡，已经不能通过身体来判断，只能通过眼睛。

 

甚至在最后伍千里冻成冰雕之后，由于眼睛微张着，甚至有影院观众还以为伍千里没有死。

但其实，真实的战争，比起电影还要残酷。

 

作为钢铁材质的枪械，拥有极高的导热系数，它们夺走战士们双手上的热量。 

 

在冲锋的时候，甚至不少战士们手上的皮肤都和炮弹、炮身都完全沾黏在了一起。 

 

甚至，战士们的脚和鞋底也会完全冻住，仅仅一次简单的烤火，一脱鞋便能脱下整个脚皮。

 

侥幸活下来的战士，也有的因为感染，不得不锯掉手指脚趾，甚至整条胳膊和腿。

 

这些，都是电影没有展现出来的。

 

一场优秀的电影，总是能够让我们对战争的残酷身临其境。

 

但战争的真实细节，是我们永远不可能去真实想象的。

 

感谢所有的志愿军战士，正是他们的战斗和牺牲，才换来了如今的盛世。

 

正是因为他们，我们才不用亲身去经历那样的痛苦和死亡。

 

对他们最好的致敬，就是好好珍惜难得的和平。

 

题图： 《长津湖之水门桥》

编辑： 鑫鑫向荣