湿球温度

プールから水の外へ上がったとき、暑い日なのに全身がゾクゾクと寒くなった経験はありませんか？ 肌についた水滴が空気中に蒸発するとき、体温を一緒に奪っていくからです。このように、液体が気体に変わるときに周囲の熱を吸収するエネルギーを「気化熱」と呼びます。

一般的な温度計は空気そのものの温度だけを測定します。これを乾いた状態の温度計という意味で「乾球温度」と呼びます。一方、温度計の感温部を水で濡らしたガーゼで包んでおくと、ガーゼの水が蒸発して熱を奪うため、温度計の目盛りが通常の気温より低くなります。こうして測定した温度こそが湿球温度です。

周囲の空気が乾燥しているほど、ガーゼの水分は活発に空気中へ蒸発します。蒸発が速く進むほど奪われる熱の量も多くなり、温度計の目盛りは大きく下がります。つまり湿球温度は、水が蒸発するときに熱を奪う性質を利用して、空気がどれほど乾燥していて水分を吸収しやすいかをダイレクトに示す役割を果たしているのです。

もし濃い霧が出た日のように、空気が水蒸気で飽和した湿度100%の状態になったらどうなるでしょうか？ 空気という部屋にはすでに水蒸気のお客さんが満員で入っており、ガーゼの水が蒸発して入り込む余地がありません。

蒸発が完全に止まると、熱を奪い去る気化熱の現象も失われます。そのため、濡れたガーゼを巻いた温度計も乾いた温度計とまったく同じ温度を示すようになります。つまり湿度が100%のときは、乾球温度と湿球温度が完全に一致します。

逆に砂漠のようにカラカラに乾燥した環境では、水分が爆発的なスピードで蒸発します。その結果、気温が40℃近くに達していても、湿球温度は20℃前後にまで大きく下がることもあります。したがって、乾球温度と湿球温度の差を比べるだけでも、空気中の湿度の度合いを把握することができるのです。

もう少し正確に言うと、湿球温度は単なる気象観測用の数字にとどまらず、人の命に直結する「体温調節の限界ライン」でもあります。人間の体は暑くなると汗をかき、その汗が蒸発するときに体温を奪っていく仕組みで体を冷やす、天然の冷却システムを備えています。

しかし、大気中の湿球温度が皮膚の表面温度に近い35℃に達すると、致命的な問題が生じます。汗が蒸発しても、皮膚を湿球温度より低く冷やすことはできません。そのため皮膚の温度が35℃を下回れなくなり、約37℃である体内の深部体温と皮膚との温度差がほとんどなくなって、体内の熱が皮膚から外へ逃げられなくなってしまいます。いくら汗を流しても蒸発によって体を冷やせなくなると、体内で発生する代謝熱が体の外に放出されず、そのまま閉じ込められてしまうのです。

この状態になると、日陰で扇風機の風に当たっていても体を冷やすことができません。体温が危険なレベルまで急上昇し、健康な人であっても数時間で熱中症で倒れてしまう恐れがあります。湿球温度35℃は、健康な人が日陰で風に当たり、十分な水を飲むという理想的な条件下で耐えられる理論上の上限値として2010年の研究で提示された数値です。実際の実験では、健康な若者であっても湿球温度31℃前後から体温が上がり続けることが明らかになっています。ですから、35℃未満だからといって安全というわけではありません。