Калькулятор охлаждения ветром

WC = 35.74 + 0.6215 · T − 35.75 · V^0.16 + 0.4275 · T · V^0.16, где T в °F, а V в mph

T

Температура воздуха по Фаренгейту, потому что именно в этой шкале формула была подогнана. Поле принимает и градусы Цельсия — большая часть мира читает термометр в них, — поэтому перевод происходит один раз на входе и один раз на выходе, а сама формула никогда не видит ничего, кроме Фаренгейта. Обратите внимание на верхнюю границу: формула определена при 50 °F и ниже, и поэтому поле температуры кончается там, а не на какой-нибудь круглой сотне. Выше 50 °F охлаждение ветром — это то, чего люди попросту не замечают, и формула тихо перестаёт описывать что-либо реальное: если скормить ей 70 °F, получится число, и это число не будет охлаждением ветром

V

Скорость ветра в милях в час — единица, в которой подгонялись коэффициенты; остальные единицы переводятся в неё до того, как заработает формула. Нижняя граница 3 mph — часть определения, а не удобство: формула 2001 года калибровалась так, чтобы при ветре около 3 mph результат был близок к температуре воздуха, а ниже этого она перестаёт вести себя разумно — при нулевом ветре формула даёт значение теплее воздуха, что бессмысленно. Показатель степени 0,16 — то, из-за чего кривая ветра выполаживается: разница между 5 и 25 mph в несколько раз больше разницы между 25 и 45 mph, и таблица ниже показывает это строкой, которая перестаёт двигаться

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

Пять подобранных констант редакции 2001 года происходят из одной модели, а не из одного измерения: теплоотдача рассчитывалась для открытого лица, обращённого против ветра и идущего вперёд примерно на 3 mph, в диапазоне температур воздуха и скоростей ветра. Прежняя формула Сипла и Пассла 1945 года, служившая полвека, была основана совсем на другом: на том, как быстро замерзает вода в небольшой пластиковой бутылке, выставленной на антарктический холод, и описывает она бутылку, теряющую тепло, а не человека. Два температурных и два ветровых члена складываются так, что ветровой штраф растёт вместе с морозом: один и тот же ветер стоит дороже при −20 °F, чем при 20 °F

WC

Результат по Фаренгейту, напечатанный главной строкой по Цельсию. Это не температура, и различие здесь не педантизм: это та температура воздуха, которая отводила бы тепло от открытой кожи с той же скоростью, что настоящая температура и настоящий ветер вместе, для человека, идущего на 3 mph. Термометр по-прежнему показывает температуру воздуха, вода по-прежнему замерзает при 0 °C, а радиатору автомобиля это число безразлично: охлаждение ветром описывает, как быстро теряете тепло именно вы, — а это и есть то, от чего зависит, начнут ли болеть руки через десять минут

Пользуйтесь этим перед выходом на улицу в холодный ветреный день — в те дни, когда температура из прогноза и дорога до машины расходятся. Полезнее всего оно на двух концах: проверить, дорога ребёнка в школу — это задача на пятнадцать минут или на пять, и решить, сколько времени из поездки провести под открытым небом. Это неподходящий инструмент для всего, что не про кожу человека: замёрзнут ли трубы, будет ли гололёд и нужно ли укрывать растения — всё это вопросы о температуре воздуха, и ответ там даёт обычный прогноз, а не эта страница.

1. Первый экран: 10 °F и 20 mph

   1. Воздух при 10 °F уже холодный — это −12,2 °C
   2. Ветровой множитель: 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. Строка Цельсия: (−8,88 − 32) · 5/9 = −22,7 °C

   Воздух −12,2 °C, а ветер делает его ощущаемым как −22,7 °C — целых 10,5 °C дополнительной нагрузки, которую с открытой кожи снимает один только движущийся воздух. Этот разрыв и есть смысл страницы, и именно поэтому читатель, который смотрит только на температуру из прогноза, одевается недостаточно. Это и самый частый случай на практике: яркое зимнее утро, которое кажется тихим, где именно ветер решает, будет прогулка приятной или мучительной.

2. Тёплый день со слабым ветром: 40 °F и 5 mph

   1. Воздух при 40 °F — это 4,4 °C
   2. Ветровой множитель: 5^0,16 = 1,2937
   3. WC = 35,74 + 24,86 − 46,25 + 22,12 = 36,47 °F
   4. Строка Цельсия: (36,47 − 32) · 5/9 = 2,5 °C

   Ветра почти нет, и штрафа почти нет: воздух 4,4 °C ощущается как 2,5 °C, разница меньше двух градусов. И на этом конце своего диапазона страница должна оставаться честной: калькулятор охлаждения ветром, который выдавал бы драматичное число для тихого тёплого дня, говорил бы читателям, что формула — это пугалка. Прочитайте два примера вместе, и форма уравнения проступит: при 5 mph ветровой член мал, при 20 mph он — самый крупный.

3. Холодный угол: −20 °F и 25 mph

   1. Воздух при −20 °F — это −28,9 °C
   2. Ветровой множитель: 25^0,16 = 1,6737
   3. WC = 35,74 − 12,43 − 59,83 − 14,31 = −50,83 °F
   4. Строка Цельсия: (−50,83 − 32) · 5/9 = −46,0 °C

   Это тот угол таблицы, где показание перестаёт быть разговором о комфорте и становится разговором об обморожении. Обратите внимание, какое число несёт предупреждение: воздух −28,9 °C, что в подходящей одежде переживается долго, а охлаждение ветром −46 °C — это число другого рода. Формула не знает, сколько вы собираетесь пробыть на улице, во что вы одеты и закрыто ли у вас лицо, поэтому воспринимайте показание как повод сократить пребывание на воздухе, а не как измерение вашего собственного риска.

4. Где две шкалы расходятся в знаке: 35 °F и 10 mph

   1. Воздух при 35 °F — это 1,7 °C, выше нуля
   2. Ветровой множитель: 10^0,16 = 1,4454
   3. WC = 35,74 + 21,75 − 51,67 + 21,63 = 27,45 °F
   4. Строка Цельсия: (27,45 − 32) · 5/9 = −2,5 °C

   Случай, который существует только потому, что страница печатает обе шкалы: воздух 35 °F — это 1,7 °C, уверенно выше нуля, а охлаждение ветром равно 27,4 °F, что по Цельсию −2,5 °C, то есть ниже нуля. Оба показания — одна и та же температура, сказанная дважды; разница в знаке — это только то, где на каждой шкале стоит ноль. Знать это стоит потому, что читатели сравнивают охлаждение ветром с 0 °C, чтобы судить о риске обморожения, и строка по Фаренгейту на том же экране этого не подтвердит.

Формула определена только внутри рамки: воздух не теплее 50 °F, ветер не слабее 3 mph. Вне неё арифметика преспокойно работает, а результат бессмыслен, и поэтому страница отказывает, а не предупреждает: охлаждение ветром 60 °F при воздухе 65 °F выглядит как нормальное число и им не является. Это эквивалент теплопотерь, а не температура: трубы замерзают, дороги покрываются льдом, а растения гибнут при температуре воздуха, и никакое показание на этой странице этого не меняет. Формула предполагает тень — в перечне условий, при которых индекс определён, у NWS нет солнца, потому что лучистое тепло нечем учесть через скорость ветра. Она предполагает человека, идущего примерно на 3 mph, в сухой одежде и с открытым лицом; лежать неподвижно в мокрой одежде хуже этого числа, идти быстро — лучше. И она ничего не говорит о длительности: два человека при одном и том же охлаждении ветром, один на пять минут и один на час, находятся в совершенно разной опасности. Объяснение самого NWS аккуратно насчёт той же границы: там отмечено, что обморожение поражает открытую кожу только тогда, когда охлаждение ветром ниже нуля, и что индекс описывает людей и животных, а не машины, трубы или растения, у которых нет температуры кожи, которую надо защищать.

Какова формула охлаждения ветром?

WC = 35,74 + 0,6215 · T − 35,75 · V^0,16 + 0,4275 · T · V^0,16, где T — температура воздуха по Фаренгейту, а V — скорость ветра в милях в час. Это уравнение, принятое в 2001 году Национальной службой погоды США (NWS) и Метеорологической службой Канады вместо формулы 1945 года, выведенной из того, как быстро замерзала вода в небольшой пластиковой бутылке, оставленной на антарктическом холоде. Константы 2001 года описывают открытое лицо, идущее против ветра, и NWS проверяла индекс на двенадцати взрослых испытуемых — на людях, делавших примерно то же, что собираетесь делать вы.

Ощущаемая температура — это то же самое, что температура воздуха?

Нет, и разница важна. Охлаждение ветром — вообще не температура: это та температура воздуха, которая отводила бы тепло от открытой кожи с той же скоростью, что настоящая температура и настоящий ветер вместе, для человека, идущего примерно на 3 mph. Ваш термометр по-прежнему показывает температуру воздуха, вода по-прежнему замерзает при 0 °C, а радиатор автомобиля ничего не замечает. Число описывает, как быстро вы теряете тепло, и потому на него правильно смотреть, решая, сколько оставаться на улице, и неправильно — решая, укрывать ли растения. Оно же сообщает, когда обморожение перестаёт быть далёкой возможностью на открытой щеке, — а это утверждение о вашей коже, не о воздухе, и никакой термометр его не сделает.

Почему калькулятор отказывает при температуре выше 50 °F?

Потому что это верхняя граница диапазона, на котором формула определена, — условие формулы, а не настройка этой страницы. Выше 50 °F ветер мало меняет ощущение холода, а подогнанная кривая перестаёт описывать что-либо реальное: если подать 60 °F и 20 mph, она вернёт 56,7 °F — число, выглядящее правдоподобно и не значащее ничего. Максимум поля, равный 50 °F, означает, что страница никогда такого числа не напечатает. (Если же вам нужно, насколько жарко ощущается, — это другая половина той же идеи, и она живёт на странице индекса жары.)

Почему нельзя ввести скорость ветра меньше 3 mph?

Формула 2001 года калибровалась так, чтобы при ветре примерно 3 mph охлаждение ветром было близко к температуре воздуха, а ниже этого она вырождается: при нулевом ветре уравнение возвращает 35,74 + 0,6215 · T, то есть теплее воздуха, а при 1 mph получается лишь чуть менее абсурдно. Вместо того чтобы печатать неверное число для тихого дня, минимум поля останавливается там. Ввод нуля в значении «ветра нет» — самый частый способ наткнуться на эту границу, а честный ответ для тихого дня — просто температура воздуха.

Какую скорость ветра вводить — из прогноза или ту, что ощущается у моей двери?

Задуманный ввод — скорость ветра из прогноза, и именно против неё нарисована таблица. Её измеряют на открытом месте, обычно заметно выше уровня головы, поэтому защищённая улица, двор или полоса деревьев могут быть действительно тише, и охлаждение ветром, которое вы почувствуете, окажется мягче, чем говорит страница. Возможно и обратное — на продуваемом углу или на мосту. Считайте показание значением для открытого места и поправляйте его собственным знанием того, куда вы идёте: никакая введённая в форму скорость ветра не может знать о стене, за которую вы сейчас завернёте.

Меняет ли солнечный свет охлаждение ветром?

Меняет, и уравнение об этом не знает. Охлаждение ветром предполагает тень: оно учитывает тепло, уносимое движущимся воздухом, и ничего не говорит о тепле, приходящем от солнца. Национальная служба погоды отмечает, что яркое солнце может сделать ветреный зимний день заметно теплее, чем значение из таблицы, — поэтому солнечные −10 °C с резким ветром могут быть приятными, а то же показание в пасмурный день — нет. Справочная таблица на этой странице нарисована для кожи в тени, и это более осторожное из двух чтений.

Может ли охлаждение ветром оказаться теплее температуры воздуха?

На этой странице — нет, и это полезная проверка арифметики. На самом мягком конце допустимого диапазона, при 50 °F и минимальных 3 mph, ответ равен 49,7 °F, то есть чуть-чуть ниже температуры воздуха, а любое более холодное или более ветреное сочетание уводит ещё ниже. Причина в самом уравнении: при 50 °F и ниже ветровые члены всегда вычитают больше, чем прибавляют, поэтому сильнее ветер — ниже показание. Если вы когда-нибудь увидите от калькулятора охлаждение ветром выше температуры воздуха, значит, ему подали условия вне того диапазона, который принимает эта страница.

• 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