Να γιατί οι θερμοκρασίες ψύχους του αέρα ή του ανέμου μπορεί να είναι αρνητικές

Το πληκτρολογώ από την περιοχή της Ατλάντα αυτή τη στιγμή, και κάνει κρύο. Στην πραγματικότητα, η τρέχουσα θερμοκρασία στο σπίτι μου είναι 9 βαθμοί F και οι άνεμοι είναι περίπου 24 mph. Αυτό σημαίνει ότι αισθάνεται σαν -5 βαθμούς F έξω. Τι σημαίνει όμως πραγματικά αρνητική θερμοκρασία; Εξάλλου, ποτέ δεν ακούς κανέναν να λέει ότι ζυγίζει -45 κιλά ή ότι καταναλώνει -2 γαλόνια νερό. Ακολουθεί μια γρήγορη μικρή επιστήμη "101", καθώς μεγάλο μέρος της χώρας αντέχει σε βάναυσα κρύο αέρα και κρύο αέρα.

Αρχικά, ας ξεκινήσουμε με τα βασικά. Θερμοκρασία ορίζεται από το Γλωσσάρι της Αμερικανικής Μετεωρολογικής Εταιρείας (AMS) ως «Η ποσότητα που μετράται με ένα θερμόμετρο….μοριακή κινητική ενέργεια….” Είναι πραγματικά ένα μέτρο της ενέργειας που σχετίζεται με τη μοριακή κίνηση. Αυτός είναι ο σωστός ορισμός «φυσική-ατμοσφαιρικές επιστήμες». Ωστόσο, ο ορισμός από Britannica σε απευθείας σύνδεση παρέχει ενδείξεις για το γιατί έχουμε αρνητικές τιμές θερμοκρασίας αέρα ή ψύχους ανέμου. Αυτός ο ορισμός της Britannica λέει ότι η θερμοκρασία είναι ένα, «Μέτρο θερμότητας ή ψυχρότητας που εκφράζεται ως οποιοδήποτε από πολλά αυθαίρετος κλίμακες και υποδεικνύοντας την κατεύθυνση προς την οποία θερμότητα ενέργεια θα ρέει αυθόρμητα—δηλαδή, από ένα πιο ζεστό σώμα (ένα σε υψηλότερη θερμοκρασία) σε ένα ψυχρότερο σώμα (ένα σε χαμηλότερη θερμοκρασία).»

Οι λέξεις-κλειδιά στην καταχώρηση του λεξικού Britannica είναι «αυθαίρετες κλίμακες». Το μεγαλύτερο μέρος του κόσμου χρησιμοποιεί το Κελσίου (° C) κλίμακα θερμοκρασίας, αλλά εδώ στις ΗΠΑ (και α χούφτα άλλων χωρών) η Θερμοκρασία Φαρενάιτ (°F). η κλίμακα χρησιμοποιείται ακόμα. Γράψιμο σε έναν Εθνικό Οργανισμό Μαγνητικού Εργαστηρίου blog, ο Tim Murphy εξηγεί ότι, «Η κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin χρησιμοποιείται από επιστήμονες επειδή ήθελαν μια κλίμακα θερμοκρασίας όπου το μηδέν αντανακλά την πλήρη απουσία θερμικής ενέργειας». Επομένως, στο μηδέν Kelvin (γνωστό ως απόλυτο μηδέν), δεν υπάρχει διαθέσιμη θερμική ενέργεια. Αν και δεν χρησιμοποιείται στην καθημερινή επικοινωνία με τον καιρό ή το κλίμα στο κοινό, η κλίμακα Kelvin χρησιμοποιείται εκτενώς σε επιστημονικούς υπολογισμούς στον τομέα μου και σε πολλούς άλλους.

Θα πρέπει τώρα να σας είναι προφανές ότι μια θερμοκρασία -5 βαθμούς F είναι απλώς μια κατασκευή μιας μη απόλυτης κλίμακας με ένα αυθαίρετο σημείο αναφοράς 0 (δείτε το tweet της Carmen Olivares παραπάνω). Η κλίμακα Κελσίου χρησιμοποιεί το σημείο πήξης του νερού ως αναφορά. Σύμφωνα με έναν ιστότοπο του Κέντρου Ερευνών Glenn της NASA. Το Fahrenheit είναι λίγο πιο περίπλοκο. ο Σημειώνει, «Αρχικά χρησιμοποιούσε το σημείο πήξης του θαλασσινού νερού ως σημείο μηδέν και το σημείο πήξης του καθαρού νερού ως 30 βαθμούς, που έκανε τη θερμοκρασία ενός υγιούς ατόμου ίση με 96 βαθμούς». Ο ιστότοπος της NASA συνεχίζει λέγοντας ότι η κλίμακα προσαρμόστηκε, «Για να γίνει το σημείο βρασμού του καθαρού νερού 212 και το σημείο πήξης του καθαρού νερού 32, το οποίο έδινε 180 μοίρες μεταξύ των δύο σημείων αναφοράς».

Εντάξει, τι γίνεται με τις αρνητικές θερμοκρασίες ψύχους του ανέμου; Λοιπόν, η θερμοκρασία ψύχους του ανέμου είναι επίσης αγκυρωμένη στις ίδιες κλίμακες θερμοκρασίας και εξηγεί τι πραγματικά «αισθάνεται» όταν λαμβάνονται υπόψη η θερμοκρασία του αέρα και ο άνεμος. Ο υπολογισμός είναι στην πραγματικότητα λίγο πιο περίπλοκος από όσο φαντάζεστε. Σύμφωνα με την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία, λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα:

• υπολογισμός ταχύτητας ανέμου σε περίπου 5 πόδια
• μοντέλο ανθρώπινου προσώπου
• θεωρία μεταφοράς θερμότητας
• αντίσταση δερματικού ιστού.

Το διάγραμμα μετατροπής θερμοκρασίας κρύου ανέμου είναι παρακάτω. Ένας απλός υπολογιστής ψύξης ανέμου είναι επίσης διαθέσιμος σε αυτό σύνδεσμος.