風の寒さについて詳しく解説

導入

風の寒さからの保護が必要な冬のサイクリスト。

風の寒さは、一般的な言語で風因子とも呼ばれることもあり、生物が熱を放出し、周囲の空気の実際の温度に追加される、風によって引き起こされる寒さの感覚を指します。ポール・サイプルとチャールズ・F・パッセルは、米国が第二次世界大戦に参戦する直前に、南極での実験中に風冷の概念を開発しました。

その後、この概念は米国気象局のおかげで徐々に広がりました。カナダ環境局およびその他の国家気象機関は、風速と外気温を組み合わせることにより、極寒の際に人体が感じる温度を定量化するためにこれを使用しています。

歴史

ポール・サイプルは、1939 年から 1941 年まで米国南極観測隊に所属した科学者でした。彼は、1939 年に南極の寒さとその探検家への影響に関する博士論文を擁護しました。博士論文の中で、「ウィンチル因子」という用語を生み出しました。

Windchill 効果を計算するための二重回転ボール紙ディスク: 温度と既存の風に基づいて体感される寒さ。

リトル・アメリカ III のアメリカ軍基地に戻った彼は、助手のチャールズ・パッセルとともに、さまざまな温度や風の条件下でシリンダー内の大量の水の冷却速度と、それが凍結するまでの時間を記録しました。 2人の研究者は1940年にこの文書から報告書を作成したが、軍事利用の可能性があるため、1945年までアメリカ哲学協会誌に掲載されなかった。

この関係は非常に近似的であり、水からの熱損失と、生物の表面と周囲の空気の暖かい空気の層の複雑な影響とを結び付けていました。これらの制限にもかかわらず、この概念は世界中に広がりました。これは寒い地域を旅行する兵士にとって特に興味深いものでしたが、天気予報でもよく使われるようになりました。

2001 年、カナダと米国の科学者と医療専門家のチームが協力して、新しい、より現実的な風冷指数を開発しました。ボランティアは、冷凍風洞内でいくつかの温度と風速の組み合わせにさらされました。研究者らは、乾燥している場合と濡れている場合の両方で、冬に一般的に露出する部分である顔からの熱損失率に注目しました。それ以来、新しい指数は両国で使用されています。

計算

シプルとパッセルの関係は、露出した皮膚の平方メートル当たりの熱損失のワット数で表されました。これらの単位は一般の人には難しいと考えられていましたが、新しい指数は現在、国民の大多数が好む摂氏温度 (カナダ) または華氏温度 (米国) に似た数値で表されています。

多くの場合、 「体感温度」というキャプションが付けられますが、実際には単位のない数値です。これは、その値がその気温の穏やかな日の肌の感触と同等であることを意味するだけです。風の冷却を計算する公式は、摂氏に近い数値を得るには次のとおりです。

$$ {R = 13,\!12 + 0,\!6215 \,T + (0,\!3965 \, T – 11,\!37) \times V^{0,\!16}} $$

ここで、 Tは°C で表される周囲温度、 V はkm/h で表される風速です。風冷は、風速 5 km/h 未満では定義されません。