Якщо додати до морозу вітер ...

На скільки холодніше на морозі якщо дме вітер?

Всі люди знають, що мороз здається значно сильніше, якщо він супроводжується сильним вітром. Це, так би мовити, «якісне» спостереження цікаво б було підкріпити «кількісними» даними, для того, щоб, збираючись на роботу і слухаючи прогноз гідрометцентру про температуру і вітрі, точно знати на скільки нам буде холодно на вулиці. Пам'ятаю в дитинстві у нас скасовували заняття в початкових класах школи, якщо температура падала нижче -25 ° С. Чи справедливо це? Ось якщо, наприклад, температура -20 ° С, а вітер 10 м / с, не холодніше чи вийде у порівнянні з безвітрям при -25 С?

Підрахувати вплив вітру не так просто. Як повідомляє американська метеорологічна служба погоди NWS (National Weather Service) вченими кілька років тому була виведена формула для розрахунку охолодження вітром. На сайті NWS наведено досить складний розрахунковий поліном і навіть on-line калькулятор, що дозволяє отримати «реальну температуру», ввівши швидкість вітру і температуру повітря.

Умови отримання рішення на калькуляторі:

- швидкість вітру вимірювалася на середній висоті особи людини (160 см.)

- розрахунок заснований на геометричній моделі особи людини

- розрахунок використовує теорію теплообміну особи і навколишнього середовища в вітряний і холодний день

- мінімальна швидкість вітру для введення в калькулятор 0,3 м / с

- розрахунок використовує стандартне тепловий опір шкіри обличчя

- в розрахунок не береться нагрів випромінюванням сонця

Для тих, кому лінь розбиратися з закордонним калькулятором ми зробили невеликий розрахунок для наших зимових температур і вітрів. Дивіться таблицю! Синім кольором показаний реальний мороз.

Тут справа, мабуть, в різних способах визначеннях терміна "температура". Якщо на вулиці мороз -20 С, то ртутний термометр покаже цю температуру при будь-якій швидкості вітру - від 0 (повний спокій повітря) до 15 м / с. У разі морозу -30 і сильного вітру розрахунок за допомогою калькулятора може показати температуру -45 С, однак ртуть в термометрі НЕ замерзне, хоча температура її замерзання -39 С. Справа в тому, що обчислюються калькулятором температури - фіктивні, вони засновані на відчутті холоду людиною, а не на вимірі температури повітря. Вітер завжди збільшує коефіцієнт тепловіддачі, який стоїть в законі Ньютона-Рихмана (закон пов'язує щільність теплового потоку з різницею температур). Коефіцієнт тепловіддачі і швидкість тепловтрат збільшуються тому, що вітер безперервно прибирає теплової прикордонний шар, в якому відбувалося б плавну зміну температури (від температури тіла людини до температури повітря). При вітрі товщина прикордонного шару дуже мала, тому градієнт температур в шарі великий, а це означає високу швидкість тепловтрат. При суб'єктивній оцінці температури по швидкості тепловтрат здається, що повітря при вітрі холодніше. Насправді - тонше прикордонний шар і вище тепловтрати. Для термометра такої різниці немає. З вітром або без вітру, він покаже одну і ту ж температуру повітря. У чому, проте, проявиться вітряна погода для термометра: якщо винести рідинний термометр з приміщення на мороз, при вітрі він охолоне швидше, ніж за відсутності вітру. Причина - знову в товщині пограничного шару і швидкості теплообміну.

Абсолютно вірно. Температура, яку ми отримуємо за допомогою формули - це, так звана «температура теплоощущения» людини. Температура шкіри людини ніколи не дорівнює температурі навколишнього повітря. Але якщо, наприклад розрахувати цю температуру при -20 С і при -34 С без вітру, а потім з вітром 10 м / с, то температура з вітром при -20 С буде така ж, як без вітру при -34 С. Завдання визначити температуру поверхні шкіри не така проста. Недарма в замітці написано, що була використана модель людського обличчя і усереднені дані по тепловому опору шкіри, крім того, ймовірно, в розрахунок приймався середній зігріваючий тепловий потік до шкіри від кровоносної системи і тепловідвід в навколишнє середовище. Таким чином, інтенсивність теплообміну з поверхні шкіри визначається складними граничними умовами третього роду з вимушеною конвекцією. З вирішення цієї складної теплофізичної завдання і була отримана формула для температури теплоощущения. Взагалі кажучи, ця температура залежить також від вологості повітря, яка впливає на теплообмін за рахунок випаровування.

Дія морозних вітрів приносить шкоду садівникам, які лінуються захищати теплолюбні культури і сподіваються, що мороз був невеликий. Досвідчені садівники захищають рослини плівками і тим самим перешкоджають висушуючу дії саме вітрів в зимову пору.

Не знаю, як там відчуття, але при -20 С і швидкості 70 км / год (20 м / с) дизельне паливо стало замерзати. Після зупинки через хвилин 15 машина знову завелася. Мабуть, теж від відчуття.