Oto dlaczego temperatura powietrza lub wiatru może być ujemna

Piszę to teraz z okolic Atlanty i jest zimno. W rzeczywistości aktualna temperatura w moim domu wynosi 9 stopni F, a wiatr wieje z prędkością około 24 mil na godzinę. Oznacza to, że na dworze jest -5 stopni F. Ale co tak naprawdę oznacza ujemna temperatura? W końcu nigdy nie słyszysz, jak ktoś mówi, że waży -45 funtów lub że zużywa -2 galony wody. Oto krótka nauka „101”, ponieważ znaczna część kraju znosi brutalnie zimne powietrze i niskie temperatury.

Najpierw zacznijmy od podstaw. Temperatura jest zdefiniowany przez Słownik Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego (AMS) jako: „Ilość mierzona termometrem… cząsteczkowa energia kinetyczna….” Jest to tak naprawdę miara energii związanej z ruchem molekularnym. To jest właściwa definicja „nauk o fizyce i atmosferze”. Jednak definicja wg Britannica w Internecie dostarcza wskazówek, dlaczego mamy ujemne wartości temperatury powietrza lub temperatury odczuwalnej. Ta brytyjska definicja mówi, że temperatura jest „miarą gorąca lub zimna wyrażoną jako jeden z kilku arbitralny łuski i wskazując kierunek, w którym ciepło energia samorzutnie przepłynie — tj. z ciała cieplejszego (o wyższej temperaturze) do ciała zimniejszego (o niższej temperaturze).”

Słowa kluczowe w słowniku Britannica to „arbitralne skale”. Większość świata używa tzw Celsjusza (° C) skali temperatur, ale tutaj w USA (i a garstka innych krajów) tzw Temperatura Fahrenheita (°F). Skala jest nadal używana. Pisanie w National Magnetic Lab Organization blog, Tim Murphy wyjaśnia, że ​​„skala temperatury Kelvina jest używana przez naukowców, ponieważ chcieli skali temperatury, w której zero odzwierciedla całkowity brak energii cieplnej”. Dlatego przy zerowym kelwinach (znanym jako zero absolutne) nie ma dostępnej energii cieplnej. Chociaż nie jest używana w codziennych komunikatach dotyczących pogody lub klimatu, skala Kelvina jest szeroko stosowana w obliczeniach naukowych w mojej dziedzinie i wielu innych.

Teraz powinno być dla ciebie jasne, że temperatura -5 stopni F jest po prostu konstrukcją nieabsolutnej skali z dowolnym punktem odniesienia 0 (patrz tweet Carmen Olivares powyżej). Skala Celsjusza wykorzystuje temperaturę zamarzania wody jako odniesienie. Według strony internetowej NASA Glenn ResearchCenter. Skala Fahrenheita jest nieco bardziej skomplikowana. The zauważa: „Pierwotnie jako punkt zerowy używano punktu zamarzania wody morskiej, a punktu zamarzania czystej wody jako 30 stopni, co oznaczało, że temperatura zdrowego człowieka wynosiła 96 stopni”. Witryna NASA mówi dalej, że skala została dostosowana: „Aby temperatura wrzenia czystej wody wynosiła 212, a temperatura zamarzania czystej wody wynosiła 32, co dawało 180 stopni między dwoma punktami odniesienia”.

Ok, a co z ujemnymi temperaturami odczuwalnymi podczas odczuwania wiatru? Cóż, temperatura odczuwalna jest również zakotwiczona w tych samych skalach temperatur i odpowiada za to, jak faktycznie „odczuwa się”, gdy bierze się pod uwagę temperaturę powietrza i wiatr. Obliczenia są w rzeczywistości nieco bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać. Według Krajowa Służba pogody, brane są pod uwagę następujące rzeczy:

• obliczenie prędkości wiatru na około 5 stóp
• model ludzkiej twarzy
• teoria wymiany ciepła
• odporność tkanki skórnej.

Poniżej przedstawiono wykres konwersji temperatury odczuwalnej. Pod tym adresem dostępny jest również prosty kalkulator odczuwalnego wiatru link.