Что такое ощущаемая температура?

Почему при -5°C и сильном ветре можно продрогнуть быстрее, чем при -20°C в полный штиль? Дело вовсе не в особенностях восприятия, а в законах термодинамики и работе ветро-холодового индекса – показателя, который разрушает миф о решающем влиянии влажности на зимний холод. Именно он объясняет, как ветер разрушает естественную тепловую защиту организма и почему ученым пришлось ставить ледяные эксперименты на добровольцах, чтобы ваш смартфон показывал корректную «ощущаемую температуру».

Эффективная температура

Каждый сталкивался с этим: прогноз обещает терпимый мороз, вы одеваетесь по погоде, выходите на улицу – и мгновенно продирает до костей. Внизу экрана скромно значится «ощущается как», и эта цифра нередко оказывается куда ниже реальной температуры.

Разрыв между физическими параметрами атмосферы и тем, что чувствует человек, объясняется особенностями теплообмена. Ощущаемая температура – не субъективная прихоть, а расчетный показатель, который способен предупредить о риске обморожения даже тогда, когда термометр показывает вполне умеренные значения.

Ветро-холодовой индекс: как ветер крадет тепло

Главная причина, по которой мы мерзнем сильнее, чем ожидаем, – ветер. Наш организм работает как постоянный источник тепла, поддерживая около 37°C. В спокойную погоду вокруг тела формируется тонкий слой нагретого воздуха – естественная тепловая «подушка», смягчающая воздействие холода.

Но стоит появиться ветру, как эта защитная прослойка мгновенно срывается. Кожа оказывается в прямом контакте с новыми порциями холодного воздуха, и тепло начинает уходить значительно быстрее. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее конвективные потери и тем ниже становится «ощущаемая температура». Чтобы перевести сочетание мороза и ветра в понятные градусы, метеорологи используют ветро-холодовой индекс (Wind Chill Index).

Миф о «сыром» холоде: почему влажность зимой почти не играет роли

Расхожее мнение о том, что высокая влажность усиливает зимний холод, требует уточнений. Летом влажность действительно мешает телу охлаждаться, но зимой механизм другой. Холодный воздух просто не способен удерживать много водяного пара. При -20°C даже при 100% влажности в кубометре воздуха содержится меньше грамма воды.
Такого количества недостаточно, чтобы заметно изменить теплопроводность воздуха и ускорить охлаждение кожи.

Поэтому в расчетах зимней ощущаемой температуры влажность обычно не учитывают. А ощущение «сырого холода» чаще связано с мокрой одеждой – от осадков или собственного пота – что резко снижает теплоизоляцию. Это уже вопрос экипировки, а не свойств атмосферы.

От банок с водой до людей: как измеряли холод

Первые попытки оценить «ощущаемый холод» относятся к антарктическим исследованиям 1940-х годов. Тогда Пол Сайпл и Чарльз Пассел проводили опыты не на людях, а на пластиковом цилиндре с водой: подвешивали его на шест и фиксировали время замерзания при разных температурах и скорости ветра. Так появилась первая формула ветро-холодового индекса.

Но пластиковая емкость плохо имитирует человека: у нее нет обмена веществ, кровотока и реакции сосудов. Поэтому ранние расчеты были неточными и часто завышали опасность. Лишь в начале XXI века ученые перешли к экспериментам с участием людей. В 2001 году исследователи из Канады и США провели серию испытаний в аэродинамической трубе.

Добровольцы на ветру: как появился современный стандарт

Чтобы создать актуальную модель, использующуюся сегодня в прогнозах и приложениях, потребовались реальные испытания на добровольцах. Двенадцать участников – шесть мужчин и шесть женщин – помещались в климатическую камеру. Их одевали тепло, оставляя открытым только лицо – именно оно чаще всего страдает от обморожений.
На лоб, нос и щеки крепили датчики, фиксирующие температуру кожи и скорость теплопотерь. Участники шли по беговой дорожке при разных температурах и скоростях встречного потока воздуха. Ученые отслеживали момент, когда температура кожи достигала критических значений.

На основе этих данных была создана новая формула, учитывающая особенности человеческой терморегуляции, сопротивление кожи холоду и то, что человек обычно движется, а не стоит неподвижно, как антарктическая банка с водой. Современный индекс показывает реальное воздействие холода на открытую кожу и помогает точнее оценить время до возможного обморожения.