風寒效應 (Wind Chill Temperature或Wind Chill Factor)

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風寒效應 (Wind Chill Temperature或Wind Chill Factor)
國立彰化高級中學賴文哲教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

暴露在風中的皮膚,會感受到比當時氣溫更冷的效應。溫度是熱力學的一個指標,冷熱屬於人體的感覺,與皮膚散熱有關。一般來說大氣環境溫度低於體溫,風冷溫度總是低於空氣溫度。若大氣環境溫度高於體溫的情況下,有風會造成皮膚感覺到高於當時空氣溫度,則以熱指數來表示。

靜止狀態下,皮膚的周圍有一個熱邊界層,可能有幾個毫米厚,這邊界層的作用可作為一個熱的絕緣體。因為風會吹走邊界層,風越強則邊界層越薄,體熱以對流換熱的方式快速流失,因為皮膚溫度接近空氣溫度,因而感覺更冷。

在極冷的氣候,風寒的意義特別重要,如南北極或高山上,通常風速很強。人們在這些區域進行戶外活動時,衣著上不能只考慮預報的氣溫。冬天騎乘機車時,有相同的效果。但此效應主要在於皮膚對冷熱的感覺,若空氣溫度為為2 °C時,風冷溫度為 -4 °C,此時水並不會凍結。

第二次世界大戰前,保羅艾倫賽普爾和查爾斯在南極工作,提出了第一個風寒效應的數據。它是根據一個小塑料瓶中的水結冰的速度,指數提供了一個不錯的天氣寒冷 的指標。但由於冷熱感官的測量方式很難有一客觀的標準,各方意見不一。2001年美國和加拿大實施了新風冷指數,使用的公式是:

Tuc=13.12+0.6215Ta-11.37V0.16+0.3965TaV0.16
Tuc:風冷溫度(℃)
Ta:空氣的溫度(℃)
V:風速(km/h)

參考資料:
Wind chill. http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_chill

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