Hier ist, warum Luft- oder Windchill-Temperaturen negativ sein können

Ich schreibe das gerade aus der Gegend von Atlanta, und es ist kalt. Tatsächlich beträgt die aktuelle Temperatur in meinem Haus 9 Grad Fahrenheit und die Winde sind ungefähr 24 Meilen pro Stunde. Das bedeutet, dass es sich draußen wie -5 Grad F anfühlt. Aber was bedeutet eine negative Temperatur wirklich? Schließlich hört man nie jemanden sagen, dass er -45 Pfund wiegt oder -2 Gallonen Wasser verbraucht. Hier ist eine kurze kleine Wissenschaft „101“, da ein Großteil des Landes brutal kalter Luft und Windchill-Temperaturen ausgesetzt ist.

Beginnen wir zunächst mit den Grundlagen. Temperaturen wird vom Glossar der American Meteorological Society (AMS) wie folgt definiert: „Die von einem Thermometer gemessene Größe … molekular kinetische Energie….“ Es ist wirklich ein Maß für die Energie, die mit molekularer Bewegung verbunden ist. Das ist die richtige Definition von „Physik-Atmosphärenwissenschaften“. Allerdings ist die Definition durch Britannica online liefert Hinweise darauf, warum wir negative Luft- oder Windchill-Temperaturwerte haben. Diese Britannica-Definition besagt, dass Temperatur ein „Maß für Hitze oder Kälte ist, ausgedrückt durch eine von mehreren willkürlich Skalen und Angabe der Richtung, in die Hitze Energie spontan fließen – dh von einem heißeren Körper (einer mit höherer Temperatur) zu einem kälteren Körper (einer mit niedrigerer Temperatur).“

Die Schlüsselwörter im Britannica-Wörterbucheintrag sind „arbitrary scales“. Der größte Teil der Welt verwendet die Celsius (° C) Temperaturskala, aber hier in den USA (und a Hand voll anderer Länder) die Fahrenheit (°F) Temperatur Skala wird immer noch verwendet. Schreiben in einer National Magnetic Lab Organization Blog, erklärt Tim Murphy: „Die Kelvin-Temperaturskala wird von Wissenschaftlern verwendet, weil sie eine Temperaturskala wollten, bei der Null die vollständige Abwesenheit von thermischer Energie widerspiegelt.“ Daher ist bei Null Kelvin (bekannt als absoluter Nullpunkt) keine Wärmeenergie verfügbar. Obwohl die Kelvin-Skala nicht in der täglichen Wetter- oder Klimakommunikation für die Öffentlichkeit verwendet wird, wird sie ausgiebig in wissenschaftlichen Berechnungen in meinem und vielen anderen Bereichen verwendet.

Es sollte Ihnen jetzt klar sein, dass eine Temperatur von -5 Grad F einfach ein Konstrukt einer nicht absoluten Skala mit einem willkürlichen 0-Referenzpunkt ist (siehe Carmen Olivares Tweet oben). Die Celsius-Skala verwendet den Gefrierpunkt von Wasser als Referenz. Laut einer Website des NASA Glenn ResearchCenter. Fahrenheit ist etwas komplizierter. Das Website bemerkt: „Ursprünglich wurde der Gefrierpunkt von Meerwasser als Nullpunkt und der Gefrierpunkt von reinem Wasser mit 30 Grad verwendet, was die Temperatur eines gesunden Menschen auf 96 Grad brachte.“ Auf der NASA-Website heißt es weiter, dass die Skala angepasst wurde, „um den Siedepunkt von reinem Wasser auf 212 und den Gefrierpunkt von reinem Wasser auf 32 zu bringen, was 180 Grad zwischen den beiden Referenzpunkten ergab.“

Ok, was ist mit negativen Windchill-Temperaturen? Nun, die Windchill-Temperatur ist ebenfalls in denselben Temperaturskalen verankert und erklärt, wie sie sich tatsächlich „anfühlt“, wenn Lufttemperatur und Wind berücksichtigt werden. Die Berechnung ist tatsächlich etwas komplizierter als Sie vielleicht denken. Entsprechend der National Weather Service, kommen folgende Dinge in Betracht:

• Windgeschwindigkeitsberechnung bei ungefähr 5 Fuß
• ein menschliches Gesichtsmodell
• Theorie der Wärmeübertragung
• Widerstand des Hautgewebes.

Das Windchill-Temperatur-Umrechnungsdiagramm ist unten. Auch ein einfacher Windchill-Rechner steht hier zur Verfügung Link.