Historia badań nad tym zjawiskiem sięga XVIII wieku. W 1775 roku angielski lekarz Charles Blagden wraz z grupą znajomych przeprowadzał eksperymenty w pomieszczeniach rozgrzanych do temperatur przekraczających 110 stopni Celsjusza. Próbowano wówczas zrozumieć, dlaczego ludzkie ciało jest w stanie wytrzymać temperaturę otoczenia znacznie wyższą od własnej temperatury wewnętrznej.
Czytaj też: Biżuteria zmienia kierunek. Już nie tylko do ozdoby, ale także zadba o zdrowie
Dziś wiadomo, że kluczową rolę odgrywa pot. Gdy wydzielany przez skórę płyn paruje, pobiera energię cieplną z organizmu, pomagając obniżyć temperaturę skóry i chronić ciało przed przegrzaniem. Problem w tym, iż skuteczność tego procesu zależy nie tylko od temperatury i wilgotności powietrza, lecz również od tego, jak powietrze zachowuje się bezpośrednio przy powierzchni skóry.
To właśnie ten wcześniej pomijany mechanizm zainteresował badaczy z Arizona State University. Ich eksperymenty wykazały, że w gorącym i suchym środowisku wilgoć powstająca podczas parowania potu może zmienić ruch powietrza wokół ciała. Gdy temperatura otoczenia jest wyższa od temperatury skóry, powietrze znajdujące się przy jej powierzchni ochładza się, staje się gęstsze i zaczyna opadać. Jednocześnie para wodna pochodząca z potu powoduje powstanie przeciwnego ruchu powietrza, ponieważ wilgotne powietrze jest lżejsze od suchego.
W pewnych warunkach oba te ruchy mogą się wzajemnie znosić. Naukowcy ustalili, że przy temperaturze mniej więcej 41 stopni Celsjusza, niskiej wilgotności i braku wiatru przepływ powietrza przy skórze może zostać niemal całkowicie zahamowany. W efekcie pot nie odparowuje tak skutecznie, jak można byłoby oczekiwać. Do przeprowadzenia eksperymentów badacze wykorzystali ANDI. To specjalny manekin wyposażony w liczne czujniki i system umożliwiający symulowanie pocenia się. Konstrukcja pozwoliła naukowcom analizować wymianę ciepła w różnych warunkach oraz sprawdzać, jak zmienia się skuteczność chłodzenia.
Badacze przeprowadzili dziesiątki eksperymentów i około stu symulacji komputerowych. Wyniki ujawniły, że pomijanie wpływu wilgotnego powietrza na ruchy konwekcyjne prowadzi do błędnego oszacowania temperatury organizmu. W przypadku osoby odpoczywającej w bezwietrznym, gorącym środowisku po dwóch godzinach ekspozycji temperatura wewnętrzna ciała mogła być wyższa o około 1,1 stopnia Celsjusza, niż przewidywały standardowe modele.
Czytaj też: Słuchawki czytają ludzki mózg jak otwartą księgę. Wkrótce mają trafić do powszechnego użytku
To istotna nowość w kontekście zrozumienia fizjologii człowieka, ale nie tylko. Dokładniejsze modele mogą pomóc w opracowywaniu skuteczniejszych systemów ostrzegania przed upałem czy lepszych metod ochrony osób pracujących w wysokich temperaturach. Dotyczy to między innymi pracowników budowlanych, ratowników, sportowców i żołnierzy. Naukowcy zwracają również uwagę na znaczenie odpowiedniej wentylacji. W pomieszczeniach, namiotach czy częściowo zamkniętych miejscach pracy sama wysoka temperatura może być tylko częścią problemu. Brak ruchu powietrza może dodatkowo ograniczać naturalną zdolność organizmu do pozbywania się ciepła.
Źródło: Science Advances