Ecco perché le temperature gelide dell'aria o del vento possono essere negative

Sto scrivendo questo dalla zona di Atlanta in questo momento, e fa freddo. In effetti, la temperatura attuale a casa mia è di 9 gradi F e i venti sono di circa 24 mph. Ciò significa che fuori ci si sente a -5 gradi F. Ma cosa significa veramente una temperatura negativa? Dopotutto, non si sente mai nessuno dire che pesa -45 libbre o che sta consumando -2 litri d'acqua. Ecco un rapido piccolo "101" scientifico poiché gran parte del paese sopporta aria brutalmente fredda e temperature gelide.

Innanzitutto, iniziamo con le basi. Temperatura è definito dal glossario dell'American Meteorological Society (AMS) come "La quantità misurata da un termometro...molecolare energia cinetica….” È davvero una misura dell'energia associata al movimento molecolare. Questa è la corretta definizione di "scienze fisico-atmosferiche". Tuttavia, la definizione di Britannica in linea fornisce indizi sul motivo per cui abbiamo valori di temperatura dell'aria o wind chill negativi. Quella definizione Britannica dice che la temperatura è una "misura del caldo o del freddo espressa in termini di uno qualsiasi dei diversi arbitrario scale e indicando la direzione in cui calore energia fluirà spontaneamente, cioè da un corpo più caldo (uno a una temperatura più alta) a un corpo più freddo (uno a una temperatura più bassa).”

Le parole chiave nella voce del dizionario Britannica sono "scale arbitrarie". La maggior parte del mondo usa il Celsius (° C) scala di temperatura, ma qui negli Stati Uniti (e a manciata di altri paesi) il Fahrenheit (°F) di temperatura la scala è ancora usata. Scrivere in un'organizzazione nazionale di laboratorio magnetico blog, Tim Murphy spiega che "la scala di temperatura Kelvin è utilizzata dagli scienziati perché volevano una scala di temperatura in cui lo zero riflette la completa assenza di energia termica". Pertanto a zero Kelvin (noto come zero assoluto), non c'è energia termica disponibile. Sebbene non sia utilizzata nelle comunicazioni meteorologiche quotidiane o sul clima al pubblico, la scala Kelvin è ampiamente utilizzata nei calcoli scientifici nel mio campo e in molti altri.

Ora dovrebbe essere evidente che una temperatura di -5 gradi F è semplicemente un costrutto di una scala non assoluta con un punto di riferimento 0 arbitrario (vedi il tweet di Carmen Olivares sopra). La scala Celsius utilizza il punto di congelamento dell'acqua come riferimento. Secondo un sito web del Glenn ResearchCenter della NASA. Fahrenheit è un po' più complicato. Il sito web osserva: "In origine utilizzava il punto di congelamento dell'acqua di mare come punto zero e il punto di congelamento dell'acqua pura come 30 gradi, il che rendeva la temperatura di una persona sana pari a 96 gradi". Il sito web della NASA prosegue dicendo che la scala è stata regolata, "Per rendere il punto di ebollizione dell'acqua pura 212 e il punto di congelamento dell'acqua pura 32, che ha dato 180 gradi tra i due punti di riferimento."

Ok, quindi per quanto riguarda le temperature gelide del vento negative? Bene, anche la temperatura wind chill è ancorata alle stesse scale di temperatura e spiega ciò che effettivamente "si sente" quando si considerano la temperatura dell'aria e il vento. Il calcolo è in realtà un po' più complicato di quanto si possa pensare. Secondo il Servizio Meteo Nazionale, si considerano le seguenti cose:

• calcolo della velocità del vento a circa 5 piedi
• un modello di volto umano
• teoria del trasferimento di calore
• resistenza del tessuto cutaneo.

Di seguito è riportato il grafico di conversione della temperatura wind chill. In questo è disponibile anche un semplice calcolatore del vento gelido link.