Alpy Francuskie. Image credit: Wikimedia Commons user Benh LIEU SONG, under c.c.a.-s.a.-3.0.

Jak zimno robi się na zewnątrz podczas zimy, to prawdopodobnie będzie czuć się jeszcze zimniej. Jeśli weźmiesz pod uwagę czynnik Windchill, umiarkowany powiew wiatru może sprawić, że dzień o temperaturze 32º F (0º C) poczuje się jak dzień o temperaturze 20º F (-7º C), podczas gdy dzień o temperaturze 0º F (-18º C) może czuć się bardziej jak dzień o temperaturze -20º F (-30º C) na zewnątrz. Im jest zimniej i im szybciej wieje wiatr, tym zimniej się to odczuwa. Jeśli jednak na zewnątrz jest zarówno bardzo zimno, jak i bardzo wietrznie, odczucie zimna jest jeszcze bardziej ekstremalne niż w przypadku każdego z tych czynników osobno. Nauka, która się za tym kryje, jest prosta, ale wielu prognostyków i meteorologów nadużywa jej w rozmowach z opinią publiczną. Oto, co te liczby naprawdę oznaczają.

określające, jak niska temperatura zewnętrzna jest odczuwana przez ludzkie ciało. Image credit: NASA/JPL/AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) instrument.

Wewnątrz twojego ciała, masz temperaturę rdzenia około 98,6º F (37º C), ze względu na ciepło generowane przez twoje własne komórki, gdy spalają paliwo. Jest to jedna z zalet bycia zwierzęciem ciepłokrwistym, jak większość ptaków i ssaków. Zanim dotrzemy do zewnętrznych warstw komórek skóry, temperatura ta spadnie o kilka stopni do 93º F (34º C) w pobliżu naszego rdzenia. Jeśli zamiast tego zmierzysz swoje kończyny w umiarkowanie chłodny dzień – np. dłonie i palce – zazwyczaj są one znacznie chłodniejsze: około 84º F (29º C) w przypadku dłoni i 64º F (18º C) w przypadku opuszków palców. Ciepło naszego ciała utrzymuje nas w cieple, ale środowisko zewnętrzne* stara się nam je odebrać.

temperatura, zwłaszcza im zimniejsze powietrze i im większa prędkość wiatru. Image credit: flickr user Steven Pisano under cc-by-2.0.

Gdy na zewnątrz jest chłodniej niż temperatura naszej skóry, nasze ciało traci ciepło nie tylko przez wypromieniowanie go, ale przez przekazanie energii cząsteczkom powietrza, które zderzają się z naszą skórą. Średnio, każde zderzenie cząsteczki powietrza z cząsteczką, z której zbudowane jest nasze ciało, powoduje, że obie cząsteczki zbliżają się do stanu równowagi: tej samej średniej temperatury. Jeśli zaczynasz w temperaturze 37º, a na zewnątrz jest 5º, pierwsze zderzenia spowodują obniżenie temperatury do 21º, ale kolejne obniżą ją do 13º, potem do 9º, 7º i tak dalej. To dlatego przedmioty martwe, szczególnie te, które nie są bezpośrednio nasłonecznione, bardzo szybko osiągają taką samą temperaturę jak otaczające je powietrze.

maszt: różnica temperatur w wystarczająco zimny dzień może spowodować, że woda w twoim języku zamarznie w krystalicznej siatce, przymocowanej do masztu. Image credit: .

Oczywiście, ponieważ krew krąży w naszym ciele, a nasze komórki spalają energię, nadal się ogrzewamy. To nieustanny wyścig: pomiędzy energią zużywaną przez nasze ciało pracujące nad podniesieniem naszej temperatury, a otaczającym nas środowiskiem pracującym nad jej obniżeniem. Co sprawia, że otaczające nas środowisko jest dobre w obniżaniu naszej temperatury? Połączone efekty temperatury cząsteczek zderzających się z nami oraz szybkość, z jaką te cząsteczki zderzają się z naszą skórą. W ten właśnie sposób szybciej przekazujemy energię: przy większej różnicy temperatur i większej szybkości zderzeń.

temperatury dla danych temperatur powietrza i prędkości wiatru. Image credit: National Weather Service / NOAA.

Jest też trzeci czynnik, który jednak wchodzi w grę, gdy nie jesteśmy nago na świecie: izolacja. Gdyby powietrze było naprawdę nieruchome, cząsteczki, które zderzają się z naszą skórą, zostałyby ogrzane i pozostałyby w pobliżu naszego ciała, izolując nas od zimniejszego, otaczającego nas powietrza. W ten właśnie sposób działają ściany i okna w Twoim domu, tworząc warstwy o stopniowo obniżającej się temperaturze, w miarę jak wychodzą na zewnątrz, izolując Twoje wnętrza od zimniejszego powietrza na zewnątrz. W ten sam sposób wpływają na nas również warstwy odzieży, które nosimy. Im lepiej jesteśmy zaizolowani – zazwyczaj poprzez noszenie wielu grubych warstw odzieży – tym gorzej powietrze zewnętrzne odbiera od nas ciepło naszego ciała.

flickr users CRudin and Ali Eminov, via https://www.flickr.com/photos/27435717@N00/16208375695/.

Efektywna temperatura, którą podają dla współczynnika Windchill, bierze pod uwagę szereg założeń, które zazwyczaj są nieprawdziwe:

• Że jest to dla gołej skóry wystawionej na działanie powietrza,
• Twarzą w kierunku wiatru,
• Że idziesz w otwartym terenie,
• Bez światła słonecznego uderzającego w ciebie (więc w cieniu lub w nocy).

Ale przykrycie skóry może całkowicie zanegować efekty Windchill; prędkości wiatru poniżej 3 mph (5 km/h) nie mają zauważalnego wpływu na gołą skórę, podczas gdy prędkości poniżej 8 mph (13 km/h) nie mają żadnego wpływu pod skromną warstwą bawełnianego ubrania. Stanie w miejscu, w którym wiatr jest częściowo lub całkowicie zablokowany, znacznie zniweluje jego działanie. Ponadto, pełne, bezpośrednie światło słoneczne może zwiększyć temperaturę odczuwalną na ciele nawet o 10-18º F (6-10º C).

światło słoneczne może znacznie zwiększyć temperaturę efektywną (Windchill). Image credit: Jay of AdventureJay, via http://adventurejay.com/.

Proste środki ostrożności mogą zapobiec negatywnemu wpływowi wiatru na Ciebie; musisz tylko być świadomy tego, czym one są. To najzimniejsze dni z najsilniejszymi wiatrami, które narażają nas na największe ryzyko, ale nic z czym mamy do czynienia na półkuli północnej nie dorówna ekstremom widzianym w niektórych odległych stacjach pogodowych na Antarktydzie. 4 lipca 2003 roku, zaledwie kilka dni po przesileniu, stacja antarktyczna odnotowała temperaturę -94º F (-70º C), ale wiatr wiał z prędkością 75 mph (121 km/h), tworząc efektywną temperaturę Windchill na poziomie -150º F (-101º C). Szybki wiatr i bardzo niskie temperatury to najgorsza możliwa kombinacja, ale przykrycie się ochroni Cię przed niebezpieczeństwem. Albo to, albo znajdź sobie stado pingwinów cesarskich, aby się do nich przytulić!

podczas zimy, przerywając tylko w ciągu dnia, aby cieszyć się słońcem. Image credit: Wikimedia Commons user Mtpaley, under c.c.a.-2.5 generic.

* – Jest to prawdą tylko wtedy, gdy na zewnątrz jest chłodniej niż temperatura ludzkiego ciała. Kiedy na zewnątrz jest bardzo gorąco, człowiek nie może się normalnie ochłodzić, a więc nie tylko obficie się poci, ale każda bryza będzie służyć jako element grzewczy, rozgrzewając skórę jeszcze bardziej.

Śledź mnie na Twitterze. Sprawdź moją stronę internetową lub niektóre z moich innych prac tutaj.