Calculadora de sensação térmica

WC = 35,74 + 0,6215 · T - 35,75 · V^0,16 + 0,4275 · T · V^0,16, com T em °F e V em mph

T

A temperatura do ar em graus Fahrenheit, porque foi nessa escala que a equação foi ajustada. O campo aceita graus Celsius também — quase todo mundo lê termômetro em graus Celsius —, então a conversão acontece uma vez na entrada e outra na saída, e a equação nunca vê outra coisa que não seja Fahrenheit. Repare no limite superior: a fórmula está definida a 50 °F ou menos, e é por isso que o campo de temperatura para ali em vez de parar numa centena redonda. Acima de 50 °F o vento não é algo que se note como frio, e a equação em silêncio deixa de descrever qualquer coisa real — alimentada com 70 °F ela devolve um número, e esse número não é uma sensação térmica.

V

A velocidade do vento em milhas por hora, a unidade em que os coeficientes foram ajustados, com as outras quatro unidades convertidas para ela antes de a equação rodar. O limite inferior de 3 mph faz parte da definição, e não é uma conveniência: a fórmula de 2001 foi calibrada para que, com vento de cerca de 3 mph, o resultado fique próximo da temperatura do ar, e abaixo disso ela piora — com vento zero a equação devolve um valor mais quente que o próprio ar, o que não faz sentido. O expoente 0,16 é o que achata a curva do vento: o efeito de sair de 5 mph para 25 mph é várias vezes o efeito de sair de 25 mph para 45 mph, e é por isso que a grade da tabela vai ficando cada vez mais parada nas colunas da direita.

35,74; 0,6215; 35,75; 0,4275; 0,16

As cinco constantes ajustadas da revisão de 2001 vêm todas de um mesmo modelo, e não de uma medição: a transferência de calor foi calculada para um rosto descoberto de frente para o vento, caminhando contra ele a cerca de 3 mph, ao longo de uma faixa de temperaturas do ar e de velocidades de vento. A fórmula mais antiga, de Siple e Passel, em uso por meio século, partia de outra coisa completamente diferente — a rapidez com que a água congelava numa pequena garrafa plástica deixada no frio da Antártica — e o que ela descreve é uma garrafa perdendo calor, não uma pessoa. Uma diferença de fonte confunde muita gente no Brasil: os textos brasileiros de física costumam apresentar outra expressão, em graus Celsius e km/h, com uma raiz quadrada na velocidade do vento, e ela não é esta. As duas dão respostas próximas em condições amenas e divergem quando o frio e o vento apertam. Os dois termos de temperatura e os dois de vento desta equação se combinam para fazer o castigo do vento crescer junto com o frio: o mesmo vento custa mais a -20 °F do que a 20 °F.

WC

O resultado em graus Fahrenheit, impresso em graus Celsius como linha principal. Ele não é uma temperatura, e a diferença não é preciosismo: é a temperatura do ar que tiraria calor da pele exposta na mesma taxa que a temperatura real e o vento real juntos, numa pessoa caminhando a 3 mph. O termômetro continua marcando a temperatura do ar, a água continua congelando a 0 °C, e o radiador do carro não tem nada a ver com esse número — o que a sensação térmica descreve é a rapidez com que você perde calor, e é exatamente isso que decide se as suas mãos doem depois de dez minutos.

Use isto antes de sair de casa num dia frio e ventoso — aqueles dias em que a temperatura da previsão e a caminhada até o carro discordam. É mais útil nos dois extremos: para saber se a caminhada de uma criança até a escola é um problema de quinze minutos ou de cinco, e para decidir quanto do trajeto fazer a pé. É a ferramenta errada para qualquer coisa que não seja a pele de uma pessoa: se a tubulação vai congelar, se a estrada vai gelar e se a planta precisa de proteção são perguntas sobre a temperatura do ar, e a resposta para elas é a previsão comum, não esta página.

1. Primeira tela: 10 °F e 20 mph

   1. Ar a 10 °F já é frio — isso dá -12,2 °C
   2. Fator do vento: 20^0,16 = 1,6150
   3. WC = 35,74 + 0,6215 · 10 - 35,75 · 1,6150 + 0,4275 · 10 · 1,6150
   4. WC = 35,74 + 6,215 - 57,74 + 6,90 = -8,88 °F
   5. Linha em graus Celsius: (-8,88 - 32) · 5/9 = -22,7 °C

   O ar está alguns graus abaixo de zero e o vento derruba a leitura para perto de vinte graus negativos — cerca de dez graus de carga extra, tirados da pele exposta apenas por ar em movimento. Essa distância é o motivo de a página existir, e é por isso que quem olha só a temperatura da previsão se veste de menos. Este é também o caso que a maioria das pessoas encontra na prática: uma manhã de inverno clara, em que o vento é a coisa que decide se a caminhada é agradável ou dolorosa.

2. Um dia ameno com pouco vento: 40 °F e 5 mph

   1. Ar a 40 °F são 4,4 °C
   2. Fator do vento: 5^0,16 = 1,2937
   3. WC = 35,74 + 24,86 - 46,25 + 22,12 = 36,47 °F
   4. Linha em graus Celsius: (36,47 - 32) · 5/9 = 2,5 °C

   Quase sem vento, quase sem castigo: o ar que está acima de zero parece estar um pouco menos acima, uma diferença de menos de dois graus. Vale a pena a página ser honesta também nessa ponta da faixa — uma calculadora de sensação térmica que produzisse um número dramático num dia ameno e sem vento estaria dizendo ao leitor que a fórmula é um instrumento de susto. Leia os dois primeiros exemplos juntos e o formato da equação aparece: com vento fraco o termo do vento é pequeno, com vento forte ele é o maior termo isolado.

3. O canto frio: -20 °F e 25 mph

   1. Ar a -20 °F são -28,9 °C
   2. Fator do vento: 25^0,16 = 1,6737
   3. WC = 35,74 - 12,43 - 59,83 - 14,31 = -50,83 °F
   4. Linha em graus Celsius: (-50,83 - 32) · 5/9 = -46,0 °C

   Este é o canto da tabela em que a leitura deixa de ser sobre conforto e passa a ser sobre congelamento. Repare em qual dos dois números carrega o aviso: a temperatura do ar é sobrevivível por bastante tempo com roupa adequada, enquanto a sensação térmica é de outra categoria. A equação não sabe quanto tempo você vai ficar na rua, o que você está vestindo nem se o seu rosto está coberto, então trate a leitura como motivo para encurtar a exposição, e não como uma medição do seu risco pessoal.

4. Onde as duas escalas discordam sobre o sinal: 35 °F e 10 mph

   1. Ar a 35 °F são 1,7 °C — acima do ponto de congelamento
   2. Fator do vento: 10^0,16 = 1,4454
   3. WC = 35,74 + 21,75 - 51,67 + 21,63 = 27,45 °F
   4. Linha em graus Celsius: (27,45 - 32) · 5/9 = -2,5 °C

   Um caso que só existe porque a página imprime as duas escalas: o ar a 35 °F está acima de zero em graus Celsius, e a sensação térmica em graus Fahrenheit também está acima de zero — mas, convertida, ela fica abaixo. As duas leituras são a mesma temperatura dita duas vezes; a diferença de sinal é só onde o zero fica em cada escala. Vale saber disso porque o leitor compara a sensação térmica com 0 °C para julgar o risco de congelamento, e a linha em graus Fahrenheit na mesma tela não vai confirmar essa comparação.

A equação só está definida dentro de uma caixa: ar a 50 °F ou menos e vento a partir de 3 mph. Fora dela a aritmética roda alegremente e o resultado não significa nada, e é por isso que esta página recusa em vez de avisar — uma sensação térmica de 60 °F com ar a 65 °F parece um número normal e não é. O valor é um equivalente de perda de calor, não uma temperatura: tubulações congelam, estradas gelam e plantas morrem na temperatura do ar, e nenhuma leitura desta página muda nada disso. Ela supõe sombra — o NWS não lista o sol entre as condições em que o índice é definido, já que calor radiante não é algo que uma velocidade de vento consiga contabilizar. Supõe uma pessoa caminhando a cerca de 3 mph com roupa seca e o rosto exposto; deitada e parada com roupa molhada a situação é pior que o número, andando rápido é melhor. E não diz nada sobre duração: duas pessoas sob a mesma sensação térmica, uma fora por cinco minutos e outra por uma hora, não estão no mesmo perigo de jeito nenhum. O próprio material do NWS é cuidadoso nessa mesma fronteira — ele observa que o congelamento atinge a pele exposta só quando a sensação térmica fica abaixo de zero, e que o índice descreve pessoas e animais, não carros, tubulações ou plantas, que não têm temperatura de pele para defender. Uma última fronteira é específica de quem lê em português: existem outras fórmulas de sensação térmica em circulação, e os textos brasileiros de física costumam usar uma delas — em graus Celsius e km/h, com raiz quadrada na velocidade do vento. Ela não é a mesma equação desta página, e para o mesmo par de temperatura e vento os dois resultados podem ficar visivelmente distantes. Esta página é a do NWS, e é a que está tabelada aqui.

Qual é a fórmula da sensação térmica?

WC = 35,74 + 0,6215 · T - 35,75 · V^0,16 + 0,4275 · T · V^0,16, com a temperatura do ar T em graus Fahrenheit e a velocidade do vento V em milhas por hora. É a equação que o National Weather Service (NWS) e o serviço meteorológico do Canadá adotaram em 2001, substituindo uma fórmula de 1945 que tinha sido deduzida a partir da rapidez com que a água congelava numa pequena garrafa plástica deixada no frio da Antártica. As constantes de 2001 descrevem um rosto descoberto caminhando contra o vento, e o NWS testou o índice em doze adultos — pessoas fazendo mais ou menos o que você está prestes a fazer. Se você aprendeu a fórmula na escola brasileira, ela provavelmente é outra: os textos de física daqui costumam trazer uma expressão em graus Celsius e km/h, com raiz quadrada na velocidade do vento, apresentada como temperatura aparente. Ela não é esta, e os números das duas não coincidem em todas as condições.

Sensação térmica é a mesma coisa que temperatura?

Não, e a diferença importa. A sensação térmica não é uma temperatura: é a temperatura do ar que removeria calor da pele exposta na mesma taxa que a temperatura real e o vento real juntos, para uma pessoa caminhando a cerca de 3 mph. O seu termômetro continua marcando a temperatura do ar, a água continua congelando a 0 °C e o radiador do seu carro não é afetado. O que o número descreve é a rapidez com que você perde calor, e é por isso que ele é a coisa certa para olhar ao decidir quanto tempo ficar fora e a coisa errada para olhar ao decidir se as plantas precisam de proteção. É também o número que avisa quando o risco de congelamento da pele deixa de ser uma possibilidade distante num rosto exposto — isso é uma afirmação sobre a sua pele, não sobre o ar.

Por que a calculadora recusa temperaturas acima de 50 °F?

Porque esse é o topo da faixa em que a equação está definida — uma condição da fórmula, não uma configuração desta página. Acima de 50 °F o vento faz pouca diferença na sensação de frio, e a curva ajustada deixa de descrever qualquer coisa real; alimentada com 60 °F e 20 mph ela devolve um valor que parece plausível e não significa nada. Manter o máximo do campo em 50 °F significa que a página nunca consegue imprimir esse valor. (Se o que você procura é como o calor é sentido, essa é a outra metade da mesma ideia e fica na página de índice de calor.)

Por que não dá para informar vento abaixo de 3 mph?

A fórmula de 2001 foi calibrada para que, com vento de aproximadamente 3 mph, a sensação térmica fique próxima da temperatura do ar, e abaixo disso ela se degrada: com vento zero a equação devolve 35,74 + 0,6215 · T, que é mais quente que o ar, e com 1 mph ela é só um pouco menos absurda. Em vez de imprimir um número errado para um dia parado, o mínimo do campo para ali. Informar zero querendo dizer sem vento é a forma mais comum de esbarrar nesse limite, e a resposta honesta para um dia parado é simplesmente a temperatura do ar.

Qual velocidade de vento eu informo — a da previsão ou a que eu sinto na rua?

A velocidade da previsão é a entrada pretendida, e é o número contra o qual a tabela é desenhada. Ela é medida em área aberta, normalmente bem acima da altura da cabeça, então uma rua abrigada, um pátio ou um conjunto de árvores podem ser de fato mais calmos, e a sensação térmica que você sente será mais amena do que a página diz. O contrário também é possível numa esquina exposta ou numa ponte. Trate a leitura como o valor para terreno aberto e ajuste com o seu próprio conhecimento do lugar para onde você vai — nenhuma velocidade digitada num formulário consegue saber do muro atrás do qual você está prestes a passar.

O sol muda a sensação térmica?

Muda, e a equação não sabe disso. A sensação térmica supõe sombra: ela contabiliza o calor perdido para o ar em movimento e não diz nada sobre o calor ganho do sol. O National Weather Service observa que sol forte pode fazer um dia de inverno com vento parecer bem mais quente do que o valor da tabela, e é por isso que um dia ensolarado com vento firme pode ser agradável enquanto a mesma leitura num dia encoberto não é. A tabela desta página é desenhada para pele na sombra, e é a leitura conservadora das duas.

A sensação térmica pode ser maior que a temperatura do ar?

Não nesta página, e isso é uma verificação útil da aritmética. Na ponta mais amena da faixa válida — 50 °F com o mínimo de 3 mph — a resposta fica um décimo de grau abaixo da temperatura do ar, e toda combinação mais fria ou mais ventosa desce a partir daí. A razão está na equação: a 50 °F ou menos os termos de vento sempre subtraem mais do que somam, então mais vento significa leitura menor. Se você vir uma sensação térmica acima da temperatura do ar vinda de alguma calculadora, ela está sendo alimentada com condições fora da faixa que esta página aceita.

• Understanding wind chill — the NWS explainer behind this calculator: the validity conditions it enforces (at or below 50 °F, above 3 mph), the published equation, and the note that the index applies to people and animals rather than to objects — National Weather Service
• Wind chill safety — what the value means for people, and the caveats the NWS attaches to it — National Weather Service
• Wind chill calculation worksheet (PDF) — the one-page NWS worksheet carrying the equation with its published coefficients, plus the metric (W/m²) form — National Weather Service
• Wind chill — the history behind the two formulas this page contrasts: the 1945 index built on the cooling rate of a small plastic bottle as its contents turned to ice, measured by Siple and Passel in the Antarctic, and the 2001 model computed for a bare face walking into the wind — Wikipedia
• Sensação térmica: o que é, como calcular, tabela - Brasil Escola — Brasil Escola