人體冷熱感覺屬於觸覺問題。很多人習慣於只用溫度作為唯一的標準來推斷人體的冷熱感。事實上,人體的感知溫度和實際溫度有時相差很大。影響人體冷暖感覺的因素很多。除了溼度和風力,還與人的體質、情緒、年齡有關。
溼度能使冷熱加劇
人們常說「熱在三伏」,但我們看氣象資料,大部分地區的最高氣溫不是出現在三伏,而是出現在三伏前後。人們之所以覺得三伏天最熱的一天,是因為「熱」加上了「溼」,悶熱。同樣,在寒冷的冬天,潮溼會使人感到更冷。因為南方的溼度比北方高,在同樣的溫度下,人們會感到特別冷。
空氣溼度是表示空氣乾燥程度和溼度的物理量,可以用兩種方式表示。一種是絕對溼度,用單位體積空氣中水汽的質量(或壓力)來表示,它代表空氣中的水汽量。在一定溫度下,一定體積的空氣中所含的水蒸氣量有一個最大限度。當達到這個極限時,空氣中的水蒸氣就會飽和。
此時,這種氣體被稱為飽和蒸汽。另一種是相對溼度,用一定溫度下空氣的絕對溼度與同一溫度下飽和水蒸氣的密度(或壓力)的百分率表示,表示空氣中的水蒸氣與飽和狀態的距離。相對溼度越高,空氣中的水汽越接近飽和狀態,空氣中水汽分子所能填補的「空位」就越少,蒸發速度越慢。溼度對人的冷熱感覺的影響是由空氣的相對溼度決定的。
天氣炎熱時,為了使體溫保持在37℃以下,人體需要不斷向身體散發熱量。它主要通過汗腺向人體分泌汗液,通過汗液蒸發吸收熱量帶走熱量。汗液分子從汗液表面流出,變成水蒸氣分子。如果人們處在一個相對靜止的空氣環境中,這些水蒸氣分子會停留在人體皮膚附近,形成一個「隔熱層」。「保溫層」中的水蒸氣越來越接近飽和狀態(空氣相對溼度越來越大),所以汗水的蒸發速度越來越慢,讓人感到悶熱。經測定,當溫度為17.8℃,相對溼度為100%時,人體的冷熱感覺與溫度為28.6℃,相對溼度為20%時相同。
溫度越低,人體感覺溫度越高。南方的溼度很高,因為空氣中的水分越多,人體表面吸收的熱量就越多,所以人會覺得又冷又溼,很不舒服。我們知道水的比熱比其他物質大得多。當相同體積的水和其他物質加熱到相同溫度時,水吸收的熱量大於其他物質的熱量。因此,當冬季環境中水分較多時,為了保持與環境溫度相同,水自然會比環境中其他物質吸收更多的熱量,因此會感到更冷。
這也可以解釋為什麼在相同溫度下,雨天比晴天冷。溼空氣的熱導率遠大於幹空氣的熱導率。當空氣的相對溼度很高,特別是下雨的時候,我們身體上的熱量會很快流失,我們會感到更冷。
冷熱與風速有關
人們也有這樣的體會:在旋轉的電風扇下,我們常常會覺得電風扇吹來的風很涼,但如果把溫度計放在電風扇前面吹風,我們會發現溫度計指示的溫度並沒有下降。
夏天,當我們遊泳後從水上岸時,我們感到涼爽。如果有風,我們甚至會發抖。除了空氣的溫度和溼度外,風速也是一個非常重要的因素。在冬天,人們坐在敞篷車上,在有風的天氣裡似乎感覺更冷。這是因為風吹走了人體周圍空氣的「絕緣層」,帶走了熱量。在一定的數值範圍內,一般風速越高,散熱越快。
在大量的醫學氣象科學實驗中,人們發現了風速與人的冷熱感之間的關係:氣溫為10℃,風為3級時,感溫為5℃;風為5級時,感溫為0℃。當氣溫為1.1℃時,2級風時感覺溫度為-2.8℃,5級風時,感溫降至15.5℃。通過實驗,我們可以得出以下結論:當溫度高於0℃時,每增加2級風速,人的冷感就會降低3℃~5℃;當溫度低於0℃時,每增加2級風速,人的冷感就會降低6℃~8℃。
冷熱與體質、年齡、膚色、情緒都有關
人的「體溫」會隨膚色、年齡和體質而變化。如果從生理結構上考慮,如果一個人的皮下毛細血管循環能力比較好,那麼他的皮膚表面溫度就比較高,那麼他覺得外面的溫度也應該比較高,冬天不太冷。
膚色較深的人由於皮膚色素較深,可以減少太陽紫外線的侵襲,因此耐高溫能力較強。夏季「體感溫度」低於膚色較淺的人。老年人往往覺得夏天更熱,冬天更冷,所以在極端天氣下他們更容易受傷或危險。
此外,自主神經系統對冷熱感也有顯著影響。自主神經系統分為交感神經系統和副交感神經系統,不受意識控制。它是人體的一種應急響應系統,在關鍵時刻具有重大影響。如果受到驚嚇或緊張,交感神經會使心跳加快,血壓升高,胃腸蠕動緩慢,出汗等,體溫一般正常或稍有升高,人會感到發熱。而悲傷、抑鬱等情緒使副交感神經緊張,此時體溫一般正常,但會感到寒冷。