นี่คือสาเหตุที่อุณหภูมิของอากาศหรือลมเย็นสามารถติดลบได้

ฉันกำลังพิมพ์สิ่งนี้จากพื้นที่แอตแลนตาตอนนี้ และอากาศหนาว อันที่จริง อุณหภูมิปัจจุบันที่บ้านของฉันอยู่ที่ 9 องศาฟาเรนไฮต์ และลมอยู่ที่ประมาณ 24 ไมล์ต่อชั่วโมง นั่นหมายความว่ารู้สึกเหมือนอยู่ข้างนอก -5 องศาฟาเรนไฮต์ แต่อุณหภูมิติดลบหมายความว่าอย่างไร? ท้ายที่สุด คุณไม่เคยได้ยินใครพูดว่าพวกเขามีน้ำหนัก -45 ปอนด์ หรือพวกเขากินน้ำ -2 แกลลอน นี่คือวิทยาศาสตร์สั้น ๆ สั้น ๆ “101” ในขณะที่ประเทศส่วนใหญ่ต้องทนกับอากาศที่หนาวเย็นและอุณหภูมิที่หนาวเย็นอย่างไร้ความปราณี

ก่อนอื่นมาเริ่มต้นด้วยพื้นฐาน อุณหภูมิ ถูกกำหนดโดย American Meteorological Society (AMS) อภิธานศัพท์ว่า “ปริมาณที่วัดได้ด้วยเทอร์โมมิเตอร์….โมเลกุล พลังงานจลน์….” เป็นการวัดพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของโมเลกุล นั่นคือคำจำกัดความของ "วิทยาศาสตร์ฟิสิกส์และบรรยากาศ" ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม คำนิยามโดย บริแทนนิกาออนไลน์ ให้เบาะแสว่าทำไมเราถึงมีค่าอุณหภูมิอากาศหรือลมหนาวติดลบ คำจำกัดความของ Britannica นั้นกล่าวว่าอุณหภูมิคือ "การวัดความร้อนหรือความเย็นที่แสดงในรูปของค่าใดค่าหนึ่งจากหลายค่า โดยพลการ ปรับขนาดและระบุทิศทางที่ ความร้อน พลังงาน จะไหลตามธรรมชาติ—เช่น จากร่างกายที่ร้อนกว่า (อันหนึ่งที่อุณหภูมิสูงกว่า) ไปยังร่างกายที่เย็นกว่า (อันหนึ่งที่อุณหภูมิต่ำกว่า)”

คำสำคัญในรายการพจนานุกรมบริแทนนิกาคือ "มาตราส่วนตามอำเภอใจ" ส่วนใหญ่ของโลกใช้ เซลเซียส (°C) ระดับอุณหภูมิ แต่ที่นี่ในสหรัฐอเมริกา (และ กำมือ ของประเทศอื่นๆ) the อุณหภูมิฟาเรนไฮต์ (°F) ยังคงใช้มาตราส่วน เขียนใน National Magnetic Lab Organization บล็อกทิม เมอร์ฟีอธิบายว่า “นักวิทยาศาสตร์ใช้สเกลอุณหภูมิเคลวินเพราะพวกเขาต้องการสเกลอุณหภูมิที่ศูนย์สะท้อนถึงการขาดพลังงานความร้อนโดยสิ้นเชิง” ดังนั้นที่ศูนย์เคลวิน (เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์) จึงไม่มีพลังงานความร้อน แม้จะไม่ได้ใช้ในสภาพอากาศประจำวันหรือการสื่อสารสภาพอากาศต่อสาธารณะ แต่มาตราส่วนเคลวินก็ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ภายในสาขาของฉันและสาขาอื่นๆ อีกมากมาย

ตอนนี้คุณควรเห็นได้ชัดว่าอุณหภูมิ -5 องศาฟาเรนไฮต์เป็นเพียงการสร้างสเกลที่ไม่สัมบูรณ์โดยมีจุดอ้างอิง 0 ตามอำเภอใจ (ดูทวีตของ Carmen Olivares ด้านบน) มาตราส่วนเซลเซียสใช้จุดเยือกแข็งของน้ำเป็นข้อมูลอ้างอิง ตามเว็บไซต์ NASA Glenn ResearchCenter ฟาเรนไฮต์ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย เดอะ เว็บไซต์ "แต่เดิมใช้จุดเยือกแข็งของน้ำทะเลเป็นจุดศูนย์และจุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์เท่ากับ 30 องศา ซึ่งทำให้อุณหภูมิของคนที่มีสุขภาพดีเท่ากับ 96 องศา" เว็บไซต์ของนาซากล่าวต่อไปว่ามาตราส่วนได้รับการปรับ "เพื่อให้จุดเดือดของน้ำบริสุทธิ์ 212 และจุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์ 32 ซึ่งให้ 180 องศาระหว่างจุดอ้างอิงทั้งสอง"

ตกลง แล้วอุณหภูมิลมหนาวติดลบล่ะ? อุณหภูมิความเย็นของลมยังยึดกับระดับอุณหภูมิเดียวกันและคำนึงถึงสิ่งที่ "รู้สึก" จริง ๆ เช่นเมื่อพิจารณาอุณหภูมิของอากาศและลม การคำนวณนั้นซับซ้อนกว่าที่คุณคิดเล็กน้อย ให้เป็นไปตาม อากาศแห่งชาติบริการพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

• การคำนวณความเร็วลมประมาณ 5 ฟุต
• แบบจำลองใบหน้ามนุษย์
• ทฤษฎีการถ่ายเทความร้อน
• ความต้านทานของเนื้อเยื่อผิวหนัง

แผนภูมิการแปลงอุณหภูมิลมหนาวอยู่ด้านล่าง นอกจากนี้ยังมีเครื่องคำนวณลมเย็นอย่างง่ายอีกด้วย ลิงค์.