11113 SNC03588

W Polsce maksymalne zmiany międzydobowe temperatury (różnice średnich bowych) sięgają 20°C. Średnie bezwzględne wartości zmian międzydobowych (tzn. ^ duty różnic średnich dobowych) wynoszą około 2-3 stopnie (rys. 4.3); wzrastają wyraźnie w zimie, gdy kontrasty termiczne ciepłych mas oceanicznych i zimnych kontv. nentalnych są największe, a cyrkulacja sterująca napływem tych mas jest intensywniej, sza niż w ciepłej porze roku. Drugie maksimum zmian międzydobowych przypada na maj, w którym najsilniej zaznaczają się południkowe formy cyrkulacji atmosferycznej przynoszącej zimne adwekcje powietrza arktycznego oraz czasami gorące powietrze zwrotnikowe.

Do światowych rekordów klimatycznych zalicza się wielkie skoki temperatury, wy. wołane przez adwekcję chłodu (spadek temperatury od +7 do -49°C, zanotowany w Browning w Stanach Zjednoczonych w zimie 1916 r.) i przez adwekcję ciepła (wzrost temperatury od -39 do +8°C w Północnej Dakocie w zimie 1943 r.). Na rysunku 4.4 po-kazano przykład przebiegu temperatury w okresie zimowym w Polsce; widać tendencję zniżkową temperatury w ciągu pierwszych trzech dni, a następnie przyrost, wywołany adwekcją ciepła. Warto zwrócić uwagę na względnie krótkie fazy stabilizacji temperatury powietrza w pobliżu jej maksimów i minimów. Odpowiadają one czasowi zmiany znaku salda bilansu promieniowania.

4.5. Bilans cieplny ciała człowieka, ciepłochronność odzieży i komfort termiczny

Człowiek należy do grupy organizmów stałocieplnych - homotcrmicznych. Średnia temperatura dala ludzkiego utrzymuje się w pobliżu 36,7*C, na powierzchni skóry wynosi 26-38°C, w okolicy tzw. ośrodka lermoregulacji - podwzgórza mózgowego - jest równa 38°C. Stalą temperaturę organizmu człowieka zapewnia zrównoważony bilans cieplny.

Po stronic przychodów w bilansie tym występuje tzw. podstawowa metaboliczna produkcja ciepła M₉ oraz ciepło, wydzielane podczas wysiłku fizycznego, związanego z pracą mechaniczną organizmu Mm* Źródłem ciepła w tych przypadkach są procesy metaboliczne, tzn. przemiany materii wskutek reakcji biochemicznych w organizmie - „spalanie” substancji pokarmowych. Przyjmuje się, że podstawowa metaboliczna produkcja depta wynosi 46 W/m² (Kozłowska-Szczęsna i im, 1997). Może ona jednak dość znacznie się zmieniać w zależności od warunków zewnętrznych oraz osobniczych właściwości organizmu. zwłaszcza wieku. U dzied podstawowy metabolizm jest większy, z upływem lat stopniowo maleje. Natomiast wysiłek fizyczny powoduje, że w skrajnych przypadkach produkcja metaboliczna M_w wzrasta nawet dziesięciokrotnie w porównaniu z produkcją podstawową (tab. 4.5). Mnożąc wielkość M przez średnią powierzchnię ciała człowieka, tzw. powierzchnię DuBois - równą 1,7 m² otrzymamy ocenę mocy energetycznej człowieka; dla podstawowej produkcji metabolicznej moc ta wynosi 78 W, można więc ją porównać z mocą słabej żarówki. Po przeliczeniu na dobową wydajność energetyczną źródła depta o tej mocy okazuje się. że sięga ona około 1500 kcal. Jest to równocześnie minimalna racja kaloryczna żywności, której wymaga organizm do zaspokojenia potrzeb dobowej podstawowej produkcji depta (Gates, 1972). Kolejną zmienną składową przychodów depta jest pochłaniane przez ciało człowieka promieniowanie słoneczne R. Na straty bilansowe składają się następujące strumienie depta, uchodzącego z organizmu:    . _ .

- strumień depta utajonego, tworzący się wskutek parowania    ^E- Przy

wysokiej temperaturze otoczenia ewaporacja może kilkakrotnie przewyższać metaboliczną produkcję depta.

-    strumień ciepła, uchodzącego z organizmu podczas oddychania; składa się on z ciepła utajonego, powstającego przy parowaniu z dróg oddechowych oraz z ciepła jawnego, oddawanego wraz z wydychanym i ogrzanym w organizmie powietrzem. Cały strumień nazywa się respiracją Res i nic jest wielki -sięga 8 W/m\

-    strumień ciepła przenoszonego z powierzchni skóry człowieka drogą przewodnictwa turbulencyjnego, nazywany zwykle konwekcją C. Zależy on od warunków zewnętrznych, zwłaszcza od temperatury powietrza i prędkości wiatru. Konwekcja może przekraczać 150 W/m²,

-    strumień energii promieniowania długofalowego, uchodzącego z powierzchni ciała człowieka L i zależny od temperatury ciała (prawo Stefana-Boltzmanna). Z drugiej jednak strony, ciało pochłania też dochodzące z otoczenia promieniowanie podczerwone; w istocie więc strumień L jest określony przez saldo tych dwóch strumieni, przy czym z reguły, z wyjątkiem specjalnych warunków, jakie panują np. w hutach czy na gorącej pustyni, promieniowanie ciała jest większe od promieniowania pochodzącego z otoczenia. Strumień L może sięgać 20-30 W/m^: (Koziowska-Szczęsna i in., 1997),

-    strumień ciepła oddawanego z organizmu lub otrzymywanego z otoczenia wskutek przewodzenia -zwanego też kondukcją Kd. Ciepło przewodzone ujawnia się podczas bezpośredniego zetknięcia ciała człowieka z podłożem (przewodzenie przez stopy, siedzenie, leżenie na ziemi itd.) i ma na ogół niewielkie, pomijalnie małe natężenie.

Ogólna postać bilansu cieplnego ciała człowieka jest następująca:

M₀ + M_w + R = C + E + Res + L + Kd ± Q

gdzie: Q - saldo bilansu cieplnego; w dłuższym czasie (np. w ciągu doby) Q = 0, chwilowe wartości salda

mogą jednak wynosić kilkadziesiąt W/m².

Tab. 4.5. Metaboliczna produkcja ciepła w organizmie człowieka w zależności od formy aktywności fizycznej - wartości > 1 Met zaokrąglono do 10 W/m¹ (wg Kozłowskiej-S/ezęsncj i in., 1997 i Klonowicza, Kozłowskiego, 1970)

Aktywność	Met, W/m^2
Sen	43,0
Podstawowy metabolizm	46,0
Jednostka podstawowego metabolizmu (1 Met=50 kcal/m^2h)	58,1
Siedzenie	70,0
Stanie	80,0
Marsz 5 km/h drogą płaską	170,0
Marsz 5 km/h pod górę (nachylenie 10*)	420,0
Marsz z obciążeniem 10 kg drogą płaską	180,0
| Bardzo ciężka praca fizyczna	450,0

Wszystkie wymienione strumienie, zwłaszcza zaś straty ciepła z organizmu, zależą od warunków meteorologicznych - temperatury, insolacji, wilgotności powietrza i prędkości wiatru. Przykłady zróżnicowania strumieni R,C,L i Res w zależności od warunków pogodowych przedstawia tab. 4.6.

Dla bilansu cieplnego człowieka decydujące znaczenie ma odzież, która z jednej strony ogranicza straty ciepła wskutek konwekcji, wypromieniowania i parowania skóry, z drugiej zaś absorbuje padające promieniowanie słoneczne i długofalowe. Powłoka odzieży powoduje, że do powstania strumienia ciepła, odprowadzanego z organizmu i równoważącego wewnętrzną produkcję ciepła, potrzebny jest