Tässä on syy, miksi ilman tai tuulen kylmyys voivat olla negatiivisia

Kirjoitan tätä Atlantan alueelta juuri nyt, ja se on kylmä. Itse asiassa nykyinen lämpötila talossani on 9 astetta F ja tuulet ovat noin 24 mph. Tämä tarkoittaa, että ulkona tuntuu -5 astetta F. Mutta mitä negatiivinen lämpötila todella tarkoittaa? Loppujen lopuksi et koskaan kuule kenenkään sanovan, että he painavat -45 kiloa tai että he kuluttavat -2 gallonaa vettä. Tässä on nopea pieni tiede "101", koska suuri osa maasta kestää raa'an kylmää ilmaa ja tuulen kylmyyttä.

Aloitetaan ensin perusasioista. Lämpötila määritellään American Meteorological Societyn (AMS) sanastossa seuraavasti: "Lämpömittarilla mitattu määrä... molekyyli. kineettinen energia…” Se on todella mitta molekyylien liikkeeseen liittyvästä energiasta. Se on oikea "fysiikka-ilmakehätieteiden" määritelmä. Kuitenkin määritelmä Britannica verkossa antaa vihjeitä siitä, miksi meillä on negatiiviset ilman tai tuulen jäähdytyslämpötilat. Tuo Britannican määritelmä sanoo, että lämpötila on "kuumuuden tai kylmyyden mitta ilmaistuna millä tahansa useista mielivaltainen asteikot ja osoittavat suunnan, johon lämpö energia virtaa spontaanisti – eli kuumemmasta kappaleesta (yksi korkeammassa lämpötilassa) kylmempään kappaleeseen (toinen alhaisemmassa lämpötilassa).

Britannican sanakirjan avainsanat ovat "mielivaltaiset asteikot". Suurin osa maailmasta käyttää Celsius (° C) lämpötila-asteikko, mutta täällä Yhdysvalloissa (ja a kourallinen muista maista) Fahrenheit (°F) lämpötila mittakaava on edelleen käytössä. Kirjoittaminen National Magnetic Lab -organisaatiossa blogi, Tim Murphy selittää, että "Tutkijat käyttävät Kelvinin lämpötila-asteikkoa, koska he halusivat lämpötila-asteikon, jossa nolla heijastaa lämpöenergian täydellistä puuttumista." Siksi nollassa Kelvinissä (tunnetaan absoluuttisena nollana) lämpöenergiaa ei ole saatavilla. Vaikka Kelvin-asteikkoa ei käytetä päivittäisessä sää- tai ilmastoviestinnässä yleisölle, sitä käytetään laajasti tieteellisissä laskelmissa omalla alallani ja monilla muilla.

Sinun pitäisi nyt olla selvää, että -5 asteen F lämpötila on yksinkertaisesti konstruktio ei-absoluuttisesta asteikosta mielivaltaisella 0-vertailupisteellä (Katso Carmen Olivaresin twiitti yllä). Celsius-asteikko käyttää referenssinä veden jäätymispistettä. NASA Glenn ResearchCenterin verkkosivuston mukaan. Fahrenheit on hieman monimutkaisempi. The verkkosivusto toteaa: "Se käytti alun perin meriveden jäätymispistettä nollapisteenä ja puhtaan veden jäätymispistettä 30 astetta, mikä teki terveen ihmisen lämpötilasta 96 astetta." NASAn verkkosivuilla sanotaan edelleen, että asteikkoa säädettiin: "Puhtaan veden kiehumispisteeksi 212 ja puhtaan veden jäätymispisteeksi 32, mikä antoi 180 astetta kahden vertailupisteen väliin."

Ok, entä sitten negatiiviset tuulen jäähdytyslämpötilat? No, tuulen viileyden lämpötila on myös ankkuroitu samoihin lämpötila-asteikoihin ja selittää sen, miltä se todella "tuntuu", kun tarkastellaan ilman lämpötilaa ja tuulta. Laskenta on itse asiassa hieman monimutkaisempi kuin luuletkaan. Mukaan National Weather Service, seuraavat asiat otetaan huomioon:

• tuulen nopeuden laskeminen noin 5 jalassa
• ihmisen kasvomalli
• lämmönsiirtoteoria
• ihokudoksen vastustuskyky.

Tuulen kylmän lämpötilan muunnoskaavio on alla. Tästä löytyy myös yksinkertainen tuulenjäähdytyslaskin linkkiä.