Τι είναι η αίσθηση ψύχους (wind chill);

Τάσος Τάτσης & Γιώργος Τζίμας

Όταν έχει κρύο έξω νιώθουμε ιδιαίτερα κρύο, εάν φυσάει δυνατός άνεμος. Ο κινούμενος άνεμος δροσίζει περισσότερο το σώμα μας από τον ακίνητο αέρα. Αυτό συχνά ονομάζεται «αίσθηση ψύχους», δηλαδή υποκειμενική θερμοκρασία. Είναι άραγε σημαντικό να τη γνωρίζουμε όταν κάνουμε πατινάζ, ποδήλατο, ιστιοπλοΐα ή σκι; Αν το αγνοήσουμε, μπορεί να καταλήξουμε με κρυοπαγήματα.

Υπάρχουν πολλές παραπλανήσεις σχετικά με την έννοια “αίσθηση ψύχους”. Μία εφημερίδα ανέφερε ότι αν έχει αρκετό αέρα, το νερό στο ψυγείο ένα αυτοκίνητου μπορεί να παγώσει, ακόμη και όταν οι θερμοκρασίες είναι πάνω από 0°C. Αυτό είναι λάθος. Η θερμοκρασία του ψυγείου θα πέσει μέχρι να γίνει ίδια με τον αέρα και δεν μπορεί να γίνει πιο μικρή από αυτή. Η αλήθεια, ωστόσο, είναι ότι με έναν κινούμενο αέρα (άνεμο) το ψυγείο θα κρυώσει πιο γρήγορα από ό,τι στον ακίνητο αέρα. Και αυτό που ισχύει για το ψυγείο ισχύει για οποιοδήποτε αντικείμενο αιωρείται στον άνεμο: θα φτάσει στη θερμοκρασία του αέρα. (Η μόνη εξαίρεση συμβαίνει όταν κάτι είναι υγρό. Η εξάτμιση τότε απομακρύνει τη θερμότητα και μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική ψύξη, αλλά δεν μιλάμε για αυτό εδώ.)

Ωστόσο, για έναν άνθρωπο που πρέπει να παράγει θερμότητα συνεχώς για να διατηρεί τη θερμοκρασία του σώματός τους περίπου στους 37°C, ο ρυθμός απώλειας της θερμότητας είναι σημαντικός. Το περιβάλλον είναι συνήθως πιο δροσερό από το σώμα σας, επομένως το σώμα σας χάνει θερμότητα προς το περιβάλλον. Σε ακίνητο αέρα, η απώλεια θερμότητας είναι σχετικά μικρή: ακόμη και το εκτεθειμένο δέρμα περιβάλλεται από ένα μονωτικό στρώμα αέρα πάχους λίγων χιλιοστών, το οποίο το κουβαλάς μαζί σου σαν να ήταν πουλόβερ. Αυτό το στρώμα αέρα περιορίζει τις απώλειες θερμότητας και διατηρεί το δέρμα σας σχετικά ζεστό.

Αντίθετα, όταν υπάρχει άνεμος, απομακρύνει το μονωτικό στρώμα αέρα, έτσι ώστε το κρύο να φτάσει μέχρι το δέρμα σας, το οποίο κρυώνει πιο γρήγορα. Γίνεται όμως τόσο κρύο όσο θα γινόταν σε χαμηλότερη θερμοκρασία αέρα χωρίς άνεμο. Η χαμηλότερη θερμοκρασία είναι η υποκειμενική θερμοκρασία ή «αίσθηση ψύχους». Με άλλα λόγια: είναι η θερμοκρασία που ο ακίνητος αέρας θα προκαλούσε την ίδια απώλεια θερμότητας με αυτή παρουσία ανέμου.

Η εικόνα 1 δείχνει την αίσθηση ψύχους για διάφορες θερμοκρασίες και ταχύτητες ανέμου σε μέσες συνθήκες. Η αριστερή στήλη δείχνει την πραγματική θερμοκρασία του αέρα. Οι άλλες στήλες δίνουν υποκειμενικές θερμοκρασίες σε βαθμούς Κελσίου για διάφορες ταχύτητες ανέμου. Σημειώστε ότι η ταχύτητα του ανέμου είναι σχετική: αν είστε ακίνητοι και ο άνεμος φυσάει με 25 km/h, η πραγματική ταχύτητα ανέμου είναι 25 km/h. Αν όμως ο αέρας είναι ακίνητος και κινείστε στον αέρα με ποδήλατο με 25 km/h, η σχετική ταχύτητα του ανέμου είναι και πάλι 25 km/h, επομένως ένας κινούμενος ποδηλάτης θα κρυώσει πολύ περισσότερο από κάποιον που στέκεται ακίνητος.

Βλέπουμε ότι έχει μεγάλη διαφορά αν φυσάει ή όχι ένας άνεμος. Στους 0°C με άνεμο 72 km/h (ή όταν κάνετε σκι στο βουνό με 72 km/h), αισθάνεστε τόσο κρύο σα να ήταν -20°C χωρίς άνεμο. Και αν η θερμοκρασία είναι −12°C σε αυτή την ταχύτητα, μοιάζει με −39°C. Είναι σαν να βρίσκεσαι στη Σιβηρία!

Εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι 37°C (δηλαδή σε θερμοκρασία σώματος), δεν υπάρχει αίσθηση ψύχους. Ωστόσο, πιθανότατα ο κινούμενος αέρας θα σας είναι περισσότερο ευχάριστος από τον ακίνητο αέρα, γιατί ο κινούμενος αέρας εξατμίζει μερικά του ιδρώτα σου και σε δροσίζει λίγο.

Ένας διαφορετικός τρόπος να δεις όλα αυτά είναι να συνειδητοποιήσεις ότι ενώ η αίσθηση ψύχους δεν μειώνει τη θερμοκρασία, αυξάνει τον ρυθμό απώλειας θερμότητας και αυτό έχει σημασία για τους ανθρώπους και τα ζώα. Για παράδειγμα, ας πούμε ότι κάθεστε σε ηρεμία σε ακίνητο αέρα στους 0°C. Ανάλογα με τη σωματική μάζα και τα ρούχα, χρησιμοποιείτε περίπου 120 τζάουλ/δευτερόλεπτο, δηλαδή 120 watt. Ωστόσο, όταν υπάρχει άνεμος 20 m/s, θα χρειαστείτε 185 Watt για να διατηρείτε το σώμα σας σε σταθερή θερμοκρασία. Εάν η εσωτερική σας παραγωγή θερμότητας δεν αυξάνεται αρκετά γρήγορα, η θερμοκρασία σας θα πέσει και έτσι θα πάθετε υποθερμία.

• Jo Hermans, Everyday Physics: Unusual insights into familiar things, Cambridge, UIT