北极熊的毛皮

在地球的北极，北冰洋沿岸以及北冰洋中的大部分岛屿，生活着一种动物，它身高一米多，体长两米有余，体重可达700多公斤，毛色如同冰雪，这就是北极熊，也称作白熊。北极熊的一生是在冰上生活的，它的脚掌松软，有助于抓住冰面，脚趾之间长有粗毛，在深雪中行走不会感到吃力。北极熊最喜欢吃海豹，也捕食北极地区的其他动物，如狐狸、幼年的北极海象、海鸟和鱼类等。北极熊为什么能生活在寒冷的北极，过去人们只知道北极熊有几厘米厚的皮下脂肪层，还长着水很难渗进的毛，耳朵和尾巴都很小，所以认为它有出色的耐寒性。近年来，科学家们对北极熊的毛皮作了进一步的研究，发现它能以95％以上的效率把太阳辐射光谱转变为热能。而在周围温度降到 O℃时，高效能的人造太阳能收集器将太阳辐射能转变为热能的效率也只有40％左右。北极熊的毛皮能转换太阳能的奥秘是前些年加拿大政府对北极格陵兰海豹进行群体研究时间接发现的。白色的海豹在北极冬天的白色背景下是很难跟踪观察的。研究人员设想从飞机上拍摄的红外照片能跟踪这种动物，因为红外线照相可以测到从海豹身上向北极寒冷的空气中释放的热量。然而这一计划失败了，因为海豹具有良好的天然隔热装置而使身上的热量几乎毫无散失。与此相反，紫外照相能解决跟踪海豹的问题。因为环境中的冰雪可以反射紫外光，而海豹的毛皮则会吸收紫外光，所以在照片上它比周围冰雪的颜色要深得多。随后的研究表明，北极熊的毛皮也能吸收紫外辐射，且被证明是最有效的紫外光吸收者。为什么北极熊的白色皮毛能大量吸收紫外光呢？美国的科学家对它进行了研究。电子显微镜观察表明，北极熊的毛皮实际上是无色的，而不是白色的，这种透明的毛与石英纤维相似。从横切面上看，中央有一个网状核心，周围是一固体的毛干（皮质），皮质的内表面相当粗糙。毛的核心（毛髓）能把射入的辐射光散射开来，使毛呈白色的外观（这种光的散射效应也是使雪花呈白色的原因）。这种毛能以某种方式把散射的辐射光包括紫外光传送到皮肤表面，在这里被吸收并转变成热能。利用这些知识，有人对太阳能接受器进行了改进。如果平板太阳能收集器填满毛发样纤维的话，其效率能增加50％。我们知道，大多数辐射（特别是紫外波长的辐射）都能透过云层，因而在多云的天气也能射到太阳能收集器上。这样的系统也不需要使收集器随太阳而转动的复杂的跟踪装置，因为填满毛发样材料的收集器不管太阳辐射来自何方都能吸收辐射。