Τι είναι εκείνο που το καλοκαίρι μας ζεσταίνει και το χειμώνα μας κρυώνει;

Σχέση μεταξύ θερμοκρασίας (Θ), σημείου δρόσου (ΣΔ) και 

σχετικής υγρασίας (ΣΥ). Συμπύκνωση των 

υδρατμών παρατηρείται όταν η θερμοκρασία φθάσει το σημείο δρόσου.

Πριν από λίγες μέρες φίλη μού έστειλε ένα mail, στο οποίο μεταξύ άλλων λέει: «Πηγαίνοντας από πάρα πολύ μικρή στο χωριό του παππού μου (που δεν είναι ορεινό ή παραθαλάσσιο), έμαθα ότι αυτό το διαπεραστικό κρύο που υπήρχε πάντοτε τα βράδια (ακόμα και το καλοκαίρι, όπου μετατρεπόταν σε διαπεραστική ψύχρα) και έκανε τα τζάμια να νοτίζουν, λεγόταν "υγρασία". Έτσι έλεγαν όλοι: "Έχει πολλή υγρασία στο χωριό". Αργότερα, όταν φοίτησα σε μια μεγάλη παραθαλάσσια πόλη, μόλις το θερμόμετρο ξεπερνούσε τους 30 βαθμούς, άρχιζε ο εφιάλτης. Μετά, δε, τους 35 βαθμούς η ατμόσφαιρα ήταν τόσο αποπνικτική που νόμιζα ότι θα λιποθυμήσω. Και τον χειμώνα όμως, όσο κι αν έπεφτε η θερμοκρασία, μόλις έκανα να περπατήσω πέντε βήματα, τα ρούχα κολλούσαν επάνω μου. Και εκεί οι άνθρωποι έλεγαν: "Η πόλη έχει πολλή υγρασία". 

Πώς γίνεται, λοιπόν, να δίνουμε το ίδιο όνομα σε δύο τόσο διαφορετικά μεταξύ τους φαινόμενα; Τι είναι η μία "υγρασία" και τι η άλλη; Πού οφείλονται;». Αυτά που έγραψε η καλή φίλη και τα λόγια που λένε στην πατρίδα μου: «όταν υπάρχει υγρασία, το κρύο σε περονιάζει» με έκαναν να ασχοληθώ με το όχι και τόσο εύκολο αυτό το θέμα.

Πριν από όλα, είναι ανάγκη να αναφερθούμε σε κάποιες έννοιες που θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε ευκολότερα την εξήγηση του φαινομένου. Στη μετεωρολογία όταν μιλάμε για θερμοκρασία εννοούμε εκείνη που μετράμε με το θερμόμετρο. Η θερμοκρασία αυτή είναι, θα λέγαμε, «αντικειμενική» σε αντίθεση με την «υποκειμενική» αισθητή θερμοκρασία, δηλαδή τη θερμοκρασία που αισθάνεται το σώμα μας. Υπάρχει και μια άλλη θερμοκρασία, η θερμοκρασία δρόσου (αλλιώς σημείο δρόσου), που είναι η θερμοκρασία στην οποία πρέπει να ψυχθεί ο αέρας χωρίς αλλαγές στην πίεση ή το περιεχόμενο των υδρατμών του για να κορεστεί, δηλαδή να χάσει τους υδρατμούς του.

Σε ότι αφορά την υγρασία, έχουμε καταρχάς τη λεγόμενη απόλυτη υγρασία (πυκνότητα υδρατμών) που λέει  πόση μάζα υδρατμών περιέχονται σε έναν όγκο αέρα. Αναφορικά με τη σχέση της θερμοκρασίας με την απόλυτη υγρασία του αέρα, θα πρέπει να έχουμε υπόψη μας ότι ο όσο πιο ψυχρός είναι ο αέρας τόσο λιγότερους υδρατμούς μπορεί να συγκρατήσει. Αντίθετα, όταν η θερμοκρασία είναι υψηλή, αυξάνεται η δυνατότητα του αέρα να συγκρατήσει περισσότερους υδρατμούς. Άρα, όταν κάνει κρύο η απόλυτη υγρασία του αέρα είναι χαμηλή, ενώ όταν κάνει ζέστη είναι υψηλή.

Περισσότερο από την απόλυτη υγρασία χρησιμοποιούμε τη σχετική υγρασία, η οποία δεν είναι μέτρο της ποσότητας των υδρατμών που περιέχεται σε δεδομένο όγκο αέρα, αλλά δηλώνει πόσο κοντά είναι ο αέρας στον κορεσμό του. Η σχετική υγρασία εκφράζεται με ποσοστό επί τοις εκατό (%). Η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας και του σημείου δρόσου μπορεί να δείξει αν η σχετική υγρασία είναι χαμηλή ή υψηλή. Μεγάλη διαφορά σημαίνει χαμηλή σχετική υγρασία. Χαμηλό σημείο δρόσου σημαίνει χαμηλό ποσό υδρατμών στον αέρα και το αντίθετο. Όταν η θερμοκρασία και το σημείο δρόσου είναι ίσα, ο αέρας είναι κορεσμένος και η σχετική υγρασία είναι 100% (βλέπε σχήμα). Σημειώνεται ότι οι εικοσιτετράωρες πορείες της θερμοκρασίας και της σχετικής υγρασίας του αέρα είναι αντίθετες. Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει, η σχετική υγρασία πέφτει και το αντίθετο.

Ο άνεμος έχει διπλή δράση. Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι χαμηλή και φυσάει, η θερμότητα απάγεται ταχύτατα από το σώμα και ο ανθρώπινος οργανισμός αισθάνεται θερμοκρασία μικρότερη από την πραγματική θερμοκρασία του περιβάλλοντος (Βλέπε άρθρο «Γιατί κρυώνουμε πολύ, όταν φυσάει;» που αναρτήθηκε στην επιλογή ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ στις 16 Απριλίου 2014). Αντίθετα, όταν η  θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι υψηλή, ο άνεμος δρα ανακουφιστικά, βοηθώντας την εξάτμιση του ιδρώτα, η οποία είναι διαδικασία ψύξης του ανθρώπινου σώματος.

Όταν το περιβάλλον είναι ζεστό, η υψηλή σχετική υγρασία επηρεάζει (ανεβάζει) σημαντικά την αισθητή θερμοκρασία, γιατί εμποδίζει την εξάτμιση του ιδρώτα που παράγει ο οργανισμός μας και κατ’ επέκταση την ψύξη του σώματός μας. Πώς, όμως, επηρεάζει η υψηλή σχετική υγρασία την αισθητή θερμοκρασία όταν το περιβάλλον είναι ψυχρό; Κάποιος θεωρητικός φυσικός θα μπορούσε να αναρωτηθεί γιατί δεν συμβαίνουν και στο κρύο περιβάλλον όσα συμβαίνουν στο ζεστό περιβάλλον. Από πρακτικής πλευράς, η διαφοροποίηση των δύο περιπτώσεων βασίζεται κυρίως στη διαφορά της πίεσης των υδρατμών (κινητήρια δύναμη) μεταξύ του δέρματος και του περιβάλλοντος αέρα που είναι πολύ μικρότερη από την αντίστοιχη των υψηλών θερμοκρασιών. Σε κάθε περίπτωση, αν η θεωρία αυτή ίσχυε, θα έπρεπε σε μια κρύα και υγρή ατμόσφαιρα να αισθανόμασταν λιγότερο το κρύο σε σχέση με μια εξίσου κρύα αλλά ξηρή ατμόσφαιρα. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει.  

Οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύουν ότι μια χαμηλή θερμοκρασία την αισθανόμαστε χαμηλότερη όταν η σχετική υγρασία είναι υψηλότερη. Στην περίπτωση αυτή μια εξήγηση μπορεί να βασιστεί στις διαφορές της θερμικής αγωγιμότητας και της ειδικής θερμότητας μεταξύ του ξηρού αέρα και των υδρατμών που είναι υπέρ των τελευταίων. Έτσι, όταν η σχετική υγρασία είναι χαμηλή (ξηρός αέρας) δεν παρατηρείται έντονη θερμική αγωγιμότητα από το ανθρώπινο σώμα προς το κρύο περιβάλλον, αλλά όταν η σχετική υγρασία αυξάνεται (υγρός αέρας) αυξάνεται και η αγωγιμότητα του αέρα με τελικό αποτέλεσμα το σώμα μας να αισθάνεται περισσότερο το κρύο. Η παραπάνω εξήγηση έχει επιστημονική βάση, αλλά είναι μάλλον θεωρητική. Οι διαφορές της θερμικής αγωγιμότητας και της ειδικής θερμότητας μεταξύ του ξηρού αέρα και των υδρατμών είναι πολύ μικρές (οι υδρατμοί δεν είναι το ίδιο πράγμα με το υγρό νερό) και αν λάβουμε υπόψη μας ότι οι μεταβολές του περιεχομένου των υδρατμών που ανεβοκατεβάζουν τη σχετική υγρασία είναι πολύ μικρές (μην ξεχνάμε ότι με απόλυτους όρους στον ψυχρό αέρα οι ποσότητες των υδρατμών είναι μικρές), καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι οποιαδήποτε επίδραση στην καθαρή θερμική αγωγιμότητα και την ειδική θερμότητα είναι σχεδόν αμελητέα.

Αφού λοιπόν με τη θεωρία της θερμικής αγωγιμότητας δεν μπορούμε να εξηγήσουμε το φαινόμενο, προς τα που πρέπει να κατευθύνουμε τη σκέψη μας; Η απάντηση, φίλοι μου, είναι απλή: στα ρούχα που  φοράμε. Στη διάρκεια μιας ψυχρής και υγρής χειμωνιάτικης μέρας το ξεσκέπαστο πρόσωπο μας ίσως να αισθάνεται λιγότερο κρύο από εκείνο που θα αισθανόταν αν η ατμόσφαιρα ήταν ξηρή, αλλά δεν συμβαίνει το ίδιο με το σώμα μας. Σε συνθήκες αυξημένης υγρασίας οι ίνες των ρούχων μας συλλαμβάνουν υγρασία από το περιβάλλον με αποτέλεσμα την αύξηση της απώλειας θερμότητας του σώματός μας μέσα από αυτά λόγω της μεγαλύτερης θερμικής αγωγιμότητας που αποκτούν. Εννοείται ότι όταν τα ρούχα μας βραχούν, η θερμομονωτική τους ικανότητα μειώνεται πάρα πολύ και μπορεί να πέσει ακόμα και στο 25% της θερμικής μόνωσης που έχουν όταν είναι στεγνά (Βλέπε άρθρο «Περί της ενδυμασίας των ορειβατών», επιλογή  ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ, 7-3-2015).

Υπάρχει και μια ακόμα ενδιαφέρουσα διάσταση του θέματος. Στη διάρκεια του χειμώνα, και όχι μόνο, χαμηλή σχετική υγρασία παρατηρείται συνήθως σε συνθήκες ηλιοφάνειας και ασθενών ανέμων. Αντίθετα, η σχετική υγρασία είναι συνήθως υψηλή σε μια περιοχή που επικρατούν  ισχυροί άνεμοι, βροχές, χιόνια κ.λπ. Στη διάρκεια μιας μέρας, αρκεί ακόμα και η συννεφιά για να ανεβάσει τη σχετική υγρασία. Οι αναμνήσεις των περισσοτέρων από μας για τα έντονα κρύα που βιώσαμε στο παρελθόν δεν αναφέρονται σε μέρες με ήλιο ή άπνοια, άσχετα αν οι θερμοκρασίες ήταν πολύ χαμηλές. 

Συμπερασματικά, αυτό που μας κάνει να αισθανόμαστε περισσότερο το κρύο σε συνθήκες αυξημένης υγρασίας δεν είναι αυτή καθαυτή η υγρασία, αλλά το καιρικό πακέτο με το οποίο συνήθως αυτή εμφανίζεται. Το γενικότερο συμπέρασμα είναι ότι η άνεση μας δεν καθορίζεται μόνο από τη θερμοκρασία του αέρα, αλλά και από τον άνεμο, την υγρασία, τον ήλιο, τη θερμική ακτινοβολία από άλλες πηγές, καθώς και από παράγοντες όπως είναι η ένδυση, η εσωτερική πηγή θερμότητας και η εξάτμιση.