البس الأسود لتحمي نفسك من أشعة الشمس

البس الأسود لتحمي نفسك من أشعة الشمس : عندما تكون الشمس مشرقة ، نلبس عادة اللون الأبيض لأن هذا اللون يعكس الإشعاع بشكل أفضل. لكن البدو الرحل يرتدون ملابس سوداء أيضًا. لماذا ؟

كيف تلبس لتحمي نفسك من الشمس؟ “باللون الأبيض!” ، كما نعتقد ، لأننا نعلم أن هذا اللون يمتص القليل من الإشعاع الشمسي. لكن البدو الرحل يرتدون ملابس سوداء أيضًا. هل يمكن أن تكون الملابس الداكنة مريحة في الشمس مثل الملابس الخفيفة؟ يسلط فحص التبادلات المختلفة للطاقات التي تدخل حيز التنفيذ الضوء على هذا السؤال المثير للاهتمام.

يعتمد لون السطح على كمية الضوء التي يعكسها إلينا

يعتمد لون السطح على كمية الضوء التي يعكسها إلينا ، وبالتكامل ، كمية الضوء التي يمتصها. كلما كانت أكثر قتامة ، تمتص المزيد من الضوء ، وبالتالي الطاقة الضوئية ، التي تتحول إلى حرارة. عندما تكون الشمس عالية في السماء ، تجلب الشمس إلى محيط الأرض ما يقرب من 1000 واط لكل متر مربع.

يمتص الجسم ذو اللون الأسود ما يصل إلى 90٪ من هذه الطاقة. كما أننا نستفيد من مصدر الطاقة هذا من خلال “الألواح الشمسية” ، وهي ألواح سوداء حيث يتم توزيع المياه لتسخينها بشكل غير مكلف. على العكس من ذلك ، إذا أردنا تقليل التسخين الشمسي ، فإننا نستخدم اللون الأبيض ، لأنه يعكس تقريبًا كل الضوء الساقط. هذا هو السبب في أن جدران المنازل في البلدان المشمسة مطلية باللون الأبيض.

إقرأ أيضا:هل تقلل من استهلاك اللحوم

البس الأسود لتحمي نفسك من أشعة الشمس : هذا التحليل بعيد عن الاكتمال

ومع ذلك ، فإن هذا التحليل بعيد عن الاكتمال! لإنشاء توازن الطاقة الحقيقي للملابس ، من الضروري أيضًا مراعاة الطريقة التي يفقد بها الإشعاع طاقته. كل جسم يشع كلما كان الجو حارا. الملابس عند درجة حرارة شمس الصيف (40 درجة مئوية) ، على سبيل المثال ، تنبعث من الأشعة تحت الحمراء البعيدة (حوالي 9 ميكرومتر في الطول الموجي). ومع ذلك ، فإن الامتصاص الجيد هو أيضًا بواعث جيدة. الأسود .

الذي يمتص الكثير ، ينبعث منه أيضًا الكثير: حوالي 500 واط لكل متر مربع لسطح في درجة حرارة الغرفة. وعلى العكس من ذلك ، فإن اللون الأبيض ، الذي يمتص أقل ، يصدر أيضًا أقل بكثير من الأسود. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل الدب القطبي الشمالي أبيضًا: فهو أكثر اهتمامًا بالحفاظ على حرارته الداخلية من خلال الإشعاع القليل مقارنة بامتصاص ضوء الشمس القليل الذي يصل إليه

توازن الطاقة

بالتفصيل ، لا تعتمد خصائص الجسم في مواجهة الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء على لونه فحسب ، بل أيضًا على المادة التي صنع منها. دعونا نقارن الأقمشة بالأبيض والأسود التي يستخدمها البدو. تبلغ الطاقة التي يمتصها الرداء الأسود لشخص يواجه شمس الصحراء 840 واط لكل متر مربع ، بينما تبلغ خسائر الأشعة تحت الحمراء 540 واط لكل متر مربع. الربح الصافي 300 .

إقرأ أيضا:كيفية تنظيف مجاري التهوية

واط لكل متر مربع هو ثلث مدخلات الطاقة. يمتص الثوب الأبيض 650 واط لكل متر مربع: هذه القيمة العالية ترجع إلى حقيقة أن النسيج الأبيض يمتص الأشعة تحت الحمراء بقدر امتصاص النسيج الأسود ، والذي يمثل وحده نصف طاقة الضوء الشمسي التي تصل إلى الأرض. بالإضافة إلى، قماش أبيض ينبعث من الأشعة تحت الحمراء بقدر ما ينبعث من القماش الأسود: 530 واط لكل متر مربع. في النهاية .

البس الأسود لتحمي نفسك من أشعة الشمس : يمتص كل متر مربع من القماش الأبيض 120 واط فقط

يمتص كل متر مربع من القماش الأبيض 120 واط فقط ، أي أقل بثلاث مرات من القماش الأسود. قام باحثون إسرائيليون بقياس درجات حرارة سطح ثوبين بدويين عندما كانت درجة الحرارة 38 درجة مئوية في الشمس ووجدوا أن الملابس الخفيفة كانت 41 درجة مئوية بينما كانت الملابس الداكنة 47 درجة مئوية.

وبالتالي ، تبدو الملابس السوداء خطرة ، لأن ارتفاع درجة حرارة الجسم لأكثر من 4 درجات مئوية أمر قاتل. لفهم سبب استمرار البدو الرحل في ارتداء الملابس السوداء ، دعونا نلقي نظرة على خيامهم ، التي هي سوداء بقدر ما هي مريحة. راحتهم ناتجة عن تأثيرين فيزيائيين: الظل الناتج عن القماش وتهوية الخيمة. نظرًا لأنه يمتص الإشعاع الشمسي بشكل أفضل ، فإن القماش الأسود يوفر ظلًا أفضل بكثير من قماش أبيض بنفس السماكة. ومع ذلك ، فإن تسخينها بفعل الشمس ، فإنها تخاطر بنقل حرارتها إلى الهواء الذي تحبسه. لمنع حدوث ذلك ، قام البدو بفتح خيامهم على نطاق واسع. يسخن الهواء الملامس للنسيج الأسود ، ويتمدد ، ويصبح أقل كثافة من الهواء المحيط ، يرتفع قبل مغادرة المأوى في الأعلى. يمتص الهواء الخارجي الأكثر برودة في الخيمة ، آخذاً معه الحرارة التي تنقلها اللوحة القماشية. وهكذا فإن السطح الدافئ للخيمة يبدأ حركة الحمل الحراري التي تجدد الهواء باستمرار في الخيمة ، حتى في حالة عدم وجود نسيم. محرك “المروحة البدوية” هو بالفعل قماش الخيمة الأسود.

إقرأ أيضا:الأمراض العقلية

رداء البدو المزدوج

هل بفضل التهوية لا يعاني البدو من الحرارة التي تتراكم على ملابسهم السوداء؟ نعم ، ولكن قبل شرح ذلك ، دعنا نلقي نظرة على ماهية الثوب المريح في الشمس: مثل الخيمة التي تبقى دائمًا في درجة حرارة الغرفة ، مثل هذا الثوب يساعد الجسم في الحفاظ على درجة حرارته عند 37 درجة مئوية .

بغض النظر عن الطقس درجة الحرارة الخارجية. لهذا ، فهو يحمي الجسم من الحرارة الخارجية وأيضًا يفرغ ما ينتج بشكل دائم عن طريق التمثيل الغذائي (حتى في حالة الراحة ، يتبدد الرجل 100 واط على الأقل). يتم تنفيذ هذا التنظيم عن طريق العرق. لكي يتبخر العرق ، يمتص العرق الحرارة التي يأخذها من الجلد. يجب تعويض أي إحماء إضافي بزيادة التعرق. في المناطق الاستوائية ، يحدث فقدان أكثر من نصف لتر من الماء في الساعة في أشد الأوقات حرارة. الملابس المريحة تسهل تبخر التبريد.

الآن نفهم اختيار الملابس الداكنة والملابس الخفيفة. الملابس التي يتم ارتداؤها بالقرب من الجسم ، مثل القميص والسراويل ، تلامس الجلد. لمنع ارتفاع درجة حرارة القماش ، من الأفضل أن تكون صافية. من ناحية أخرى ، يرتدي البدو ملابس فضفاضة ، وأردية كبيرة تغطيهم من الرأس إلى أخمص القدمين لحمايتهم من الشمس والرياح والرمال. يرتدي الرجال أولاً قميصًا قطنيًا كبيرًا على الجلد مباشرة.

ثم يتم تغطية هذا الأخير بملابس فضفاضة. لذلك لا يتلامس النسيج الخارجي مع الجلد. بالإضافة إلى ذلك ، يدور الهواء بسهولة بين الثوبتين. يرتفع الهواء الذي يسخنه القماش الخارجي إلى الداخل ويسحب الهواء المحيط البارد أسفل الفستان. في حركة الحمل هذه ، يبدو الأمر كما لو كان الفستانان يلعبان دور المنفاخ ، يرفضان الهواء الساخن من خلال القماش وعبر خط العنق. في الواقع ، لا تعتمد درجة حرارة الهواء المنتشر تحت الملابس ، وكذلك درجة حرارة الجلد ، على لون الثوب الخارجي: إذا كان سطح الفستان الغامق يمتص طاقة أكثر من الفستان الفاتح ، فإن التسخين يعزز السطح الأسود بشكل كافٍ الآثار المفيدة للحمل الحراري لتعويض هذه الطاقة الزائدة.

البس الأسود لتحمي نفسك من أشعة الشمس : عازل حراري افضل من الفراغ

توفر “البلورات الضوئية” التي تمنع التبادل الحراري بواسطة الأشعة تحت الحمراء عزلًا حراريًا أفضل من الجدران التي تحتوي على فراغ.

في الترمس ، يفصل فراغ الجدار الداخلي عن الجدار الخارجي وبالتالي يعزل السائل حرارياً ، ساخنًا أو باردًا ، من الخارج. لكن واه تونغ لاو وزملاؤه في جامعة ستانفورد بالولايات المتحدة أظهروا أنه يمكن تحقيق عزل حراري أفضل من الفراغ. كيف ؟ باستخدام “البلورات الضوئية” المكونة من طبقات متعددة.

تنتشر الحرارة بثلاثة أوضاع ممكنة: عن طريق الانتشار خطوة بخطوة من التحريض الجزيئي ، أو بالحمل الحراري (الحركات العيانية للمادة) أو عن طريق إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية ، خاصة في الأشعة تحت الحمراء. بالنسبة للترمس ، لا يوجد فقدان للحرارة عن طريق الحمل الحراري ، لكن جداره المزدوج يقلل بشكل كبير من انتشار الحرارة. ومع ذلك ، فإن هذا الجدار المزدوج لا يمنع التبادل الحراري عن طريق الإشعاع.

لمنع الأشعة تحت الحمراء

لمنع الأشعة تحت الحمراء ، درس WT Lau وزملاؤه بالفعل في عام 2008 استخدام كومة من طبقات السيليكون مفصولة بفراغ. تشكل مثل هذه البنية بلورة فوتونية تسمح ، من خلال تفاعل الانعكاسات والانحراف والتداخل الضوئي ، بمرور أطوال موجية معينة فقط دون غيرها. أظهرت الحسابات النظرية ، على سبيل المثال ، أنه بالنسبة لمكدس يبلغ سمكه 100 ميكرومتر يشتمل على عشر طبقات من السيليكون بسمك ميكرومتر واحد ، تم حظر الأشعة تحت الحمراء بشكل كافٍ بحيث تم تقليل التوصيل الحراري بمقدار النصف تقريبًا مقارنةً بالفراغ ، في درجة الحرارة المحيطة وما بعدها.

بالإضافة إلى ذلك ، يُظهر أحدث عمل قام به WT Lau وزملاؤه أن التوصيل الحراري للبلورة الضوئية المدروسة ، لدرجات حرارة تتجاوز عتبة معينة (والتي تعتمد على الدورية المكانية للهيكل متعدد الطبقات) ، تصبح مستقلة عن تفاصيل الهيكل: لم يعد يعتمد على سمك الطبقات ، ولكن فقط على معامل الانكسار فيما يتعلق بالأشعة تحت الحمراء.

على الرغم من أن عدد المعلمات التي يمكن أن يلعبها الفيزيائيون قد تم الكشف عنه على أنه محدود أكثر مما كانوا يعتقدون ، فإن فكرة استخدام مثل هذه الهياكل متعددة الطبقات للعزل الحراري تبدو واعدة ؛ لا يزال يتعين اختبارها بشكل ملموس.

البس الأسود لتحمي نفسك من أشعة الشمس : مذاقات حرارية في الفم


ماذا لو ساعدت البيولوجيا التطورية في الطهي؟ توضح الدراسات حول مستقبلات الحرارة ودرجة الحرارة “مجموعة أدوات الطهي”

بالنسبة للكثيرين منا ، يجب أن تكون القهوة ساخنة أو مثلجة: لماذا؟ الشطيرة لا تصنع وجبة ساخنة جيدة: لماذا؟ الفلفل الحار موضع تقدير ويدفئ الفم: لماذا؟ أخيرًا ، نقول إن الله يتقيأ فاترًا: الفكرة مجازية ، لكن لماذا الفتور مكروه جدًا؟

لكن لماذا الفتور مكروه جدًا؟

من المعروف منذ زمن طويل أن الحيوانات تفضل درجات الحرارة ؛ يتجنب الجسم ، المجهز بالمستقبلات الحرارية ، البيئات التي تكون درجة حرارتها غير مناسبة لصيانته في حالة عمل جيدة. ومع ذلك ، كانت الدراسات التي أجريت في السنوات الأخيرة متناقضة: بالنسبة لذبابة الخل (ذبابة الفاكهة) ، وجد بعض علماء الأحياء مستشعرات داخلية ، وآخرون مستشعرات محيطية. أي منها يقود سلوكيات البحث المفضلة عن درجة الحرارة؟

أظهر لينا ني وبول جاريتي وزملاؤهم في جامعة برانديز بالولايات المتحدة للتو أن العديد من الأنظمة تعمل في وقت واحد … وأن المستقبلات المشاركة في الإحساس بالذوق تتدخل أيضًا في التفاعل.

في البداية ، اكتشف هذا الفريق أن بروتين Trpa1 يعمل داخليًا على تفضيلات الذباب الخاضع لتدرج درجة حرارة منخفضة. لقد أظهر للتو أن رد الفعل السريع للذباب المعرض لميل أكثر وضوحًا (حوالي خمس درجات لكل سنتيمتر) لا يتطلب هذا المستقبل ؛ إن مستقبلات التذوق Gr28b هي التي تتحكم في السلوك بواسطة المستشعرات الحرارية المحيطية.

على وجه الخصوص ، تطلبت الدراسة إنتاج حيوانات معدلة وراثيًا ، يتم قياس تعبيرها عن جينات معينة والنشاط الكهربائي للخلايا العصبية المرتبطة بالمستقبلات المحددة جزيئيًا (في أغلب الأحيان ، تكون المستقبلات عبارة عن بروتينات ، مشفرة بواسطة الجينات) … تفاعلات الذباب ، تم لصقها على ألواح زجاجية دون إطعامها ، ثم قدمت لها محاليل بدرجات حرارة مختلفة ، لدراسة امتداد خرطوم الشفط الذي يحمل مستقبلات التذوق …

كان معروفًا أن مستقبلات التذوق يتم ترميزها بواسطة عائلة كبيرة من الجينات المشاركة في الشم والذوق ، خاصة في الأنواع التي تنشر الأمراض عن طريق البحث عن مضيفات منظمة حرارياً (على سبيل المثال ، رقم 37 درجة مئوية): ذباب تسي تسي ، البعوض … يفهم ، مع ذلك ، أن هذه المستقبلات تستخدم للاستقبال الحراري.