Как цвет вашего автомобиля влияет на жару в городе: научное объяснение

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вспомните это ощущение: жаркий летний полдень, вы идёте по раскалённой улице и случайно проходите слишком близко к припаркованному на солнце чёрному автомобилю. Вас буквально обдаёт волной сухого, плотного жара. Кажется, что воздух рядом с машиной на несколько градусов горячее, чем в паре шагов от неё. Долгое время это было просто бытовым наблюдением, но недавнее исследование португальских учёных из Лиссабонского университета превратило это ощущение в измеримый факт. И, как оказалось, совокупный эффект от этих «мини-печек» способен серьёзно влиять на климат целых городов.

Не просто кажется: Физика автомобильного жара

В чём же дело? Почему тёмная машина так сильно нагревает всё вокруг? Ответ кроется в базовых законах физики, а именно — в способности поверхностей поглощать и отражать солнечное излучение. Этот показатель называется альбедо.

Пробка летом
Пробка летом
Автор: Freepik Источник: www.freepik.com

Исследователи под руководством Марсии Матиас провели простой, но очень наглядный эксперимент. Они оставили на солнце два автомобиля — чёрный и белый — и в течение пяти часов замеряли температуру воздуха вокруг них. Результаты оказались впечатляющими. В ясный день при температуре воздуха +36°C чёрный автомобиль повышал температуру в непосредственной близости от себя на целых 3,8°C! Белый же автомобиль оказывал куда более скромное воздействие.

Причина проста:

  • Белая краска обладает высоким альбедо — она отражает от 75 до 85% солнечных лучей. Машина остаётся относительно прохладной.
  • Чёрная краска, наоборот, почти всё поглощает, отражая лишь жалкие 5-10%. Вся эта поглощённая энергия превращается в тепло, которое интенсивно излучается в окружающее пространство.
Влияние автомобилей на городскую среду (адаптировано из Chapman & Thornes [2] и Prusa et al. [23]).
Влияние автомобилей на городскую среду (адаптировано из Chapman & Thornes [2] и Prusa et al. [23]).
Автор: M. Matias et al. Источник: www.sciencedirect.com

Но есть и ещё один важный нюанс, который отличает автомобиль от, скажем, асфальта. Кузов машины сделан из тонкого листа металла (стали или алюминия). Этот материал имеет низкую теплоёмкость и высокую теплопроводность. Проще говоря, он нагревается почти мгновенно и так же быстро отдаёт тепло воздуху. Асфальт, хоть и тёмный, но массивный и плотный, прогревается гораздо медленнее и глубже. Автомобиль же работает как эффективный поверхностный нагреватель.

Эффект масштаба: от одной машины к «острову тепла»

Казалось бы, ну что значат эти несколько градусов рядом с одной машиной? Но давайте перенесёмся с парковки на улицы мегаполиса. Здесь счёт идёт на сотни тысяч, а то и миллионы автомобилей. Каждый тёмный автомобиль — это маленький, но постоянно работающий радиатор. Вместе они создают колоссальную площадь, которая активно поглощает солнцем и подогревает приземный слой воздуха.

A) измерения температуры воздуха вокруг одиноко припаркованного автомобиля; серые точки обозначают места измерений; первая точка была взята рядом с автомобилем (0,20 м), вторая точка — на расстоянии 1 м (orange) и третья — на расстоянии 3 м (blue) — а также над крышей, на высоте 0,2 см, 20 см (red) и 1 м (green); b) иллюстрация измерений; c) компактная мобильная метеостанция, используемая в качестве точки отсчёта.
A) измерения температуры воздуха вокруг одиноко припаркованного автомобиля; серые точки обозначают места измерений; первая точка была взята рядом с автомобилем (0,20 м), вторая точка — на расстоянии 1 м (orange) и третья — на расстоянии 3 м (blue) — а также над крышей, на высоте 0,2 см, 20 см (red) и 1 м (green); b) иллюстрация измерений; c) компактная мобильная метеостанция, используемая в качестве точки отсчёта.
Автор: M. Matias et al. Источник: www.sciencedirect.com

Это явление вносит ощутимый вклад в «эффект городского острова тепла» — феномен, при котором температура в крупных городах на несколько градусов выше, чем в окружающей сельской местности. Обычно его виновниками считают бетонные здания, асфальт и недостаток зелени. Но, как показывает исследование, мы упускали из виду огромный и очень мобильный фактор — автомобили.

Учёные подсчитали на примере Лиссабона: в районах, где припаркованные машины занимают всего 10% площади дорог, простая смена их цвета с тёмного на светлый может удвоить отражательную способность улицы — с 20% почти до 40%. Это огромное изменение, способное заметно охладить городские улицы и снизить тепловой стресс для пешеходов.

Разница температур воздуха (ΔT) в непосредственной близости от чёрного и белого автомобилей. Оба автомобиля были ориентированы с юга на север (от задней части к передней), и каждый из них был изолирован и расположен на асфальтированной парковке. Измерения проводились 23 июля 2024 года в период с 13:40 до 14:12. Условия были спокойными (средняя скорость ветра <1 ms⁻¹) и ясными (средний уровень солнечной радиации 1005 Wm-2).
Разница температур воздуха (ΔT) в непосредственной близости от чёрного и белого автомобилей. Оба автомобиля были ориентированы с юга на север (от задней части к передней), и каждый из них был изолирован и расположен на асфальтированной парковке. Измерения проводились 23 июля 2024 года в период с 13:40 до 14:12. Условия были спокойными (средняя скорость ветра <1 ms⁻¹) и ясными (средний уровень солнечной радиации 1005 Wm-2).
Автор: M. Matias et al. Источник: www.sciencedirect.com
Неожиданное решение?

Самое интересное в этом открытии — его практическая ценность. Борьба с городским перегревом обычно требует дорогих и масштабных проектов: высадки деревьев, создания «зелёных крыш», использования специальных отражающих покрытий для дорог и зданий. Всё это важно, но требует времени и огромных вложений.

Идея использовать цвет автомобилей как инструмент климатического регулирования, по словам Сары Берк из Университета Северной Каролины, «особенно новаторская». Это решение лежит на поверхности, но до сих пор его практически не рассматривали всерьёз.

Конечно, никто не призывает срочно перекрашивать все личные автомобили. Но есть очевидные цели для такого нововведения. Огромные парки муниципальной техники, такси, автобусы, фургоны служб доставки — все эти транспортные средства, которые проводят в городе 24/7, можно изначально заказывать в светлых, отражающих цветах. Это не потребует дополнительных затрат, но даст заметный и долгосрочный эффект.

В итоге, выбор цвета автомобиля перестаёт быть исключительно делом вкуса. В условиях глобального потепления и растущих городов это становится маленьким, но важным вкладом в создание более комфортной и прохладной городской среды. И когда в следующий раз вы будете обходить стороной раскалённый чёрный внедорожник, помните: это не просто горячая железка, а крошечная деталь огромной климатической мозаики.

Изображение в превью:
Автор: Freepik
Источник: www.freepik.com

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Какая машина может ездить по потолку? Это не фантастика, а физика

Если вы когда-нибудь смотрели «Назад в будущее» или просто представляли, как машина нарушает законы гравитации, то у нас хорошие новости: в реальности такая машина уже существует. И это не концепт...

Поймать одиночный фонон: как физики разделили квант движения на три атома и увидели фазу Берри

Одиночные ионы, удерживаемые электромагнитными полями в глубоком вакууме, сегодня служат одной из самых надежных платформ для создания квантовых компьютеров и симуляторов — устройств,...

Новая выставка картин зятя Третьякова открылась в Третьяковской галерее: к 160-летию Бакста

С 10 ноября до весны 2027 года в Инженерном корпусе ГТГ отмечают 160-летия Льва Бакста. В историю культуры этот художник вошел именно под такой фамилией, которую сменил ради брака с овдовевшей...

Зачем Сальвадор Дали спал с ключом в руке и как этот прием помогает мозгу находить новые идеи

В 1948 году испанский художник Сальвадор Дали выпустил книгу «50 магических секретов мастерства». Помимо технических советов по выбору кистей и смешиванию красок, он подробно описал в ней необычный...

✦ ИИ  Считаю хостел по метрам: что просят франшизы и из чего складывается смета

Франшиза отеля в разговоре обычно живёт на двух картинках: либо дворец из презентации, либо «купи кровати и сдавай». Реальная рамка между ними читается по открытым карточкам. Я снял выдачу раздела...