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暑い日は白と黒のどちらを着るべきか? Here's the Data

夏には白と黒のどちらを着るべきか? あるいは、他の燃えるようなファッションの質問。 勤労感謝の日の後に白い服を着てもいいのでしょうか? 待ってください、その質問は本当に重要ではありません。

黒と白の服の質問には2つの答えがあります。

1. 白を着る。 白い物が白いのは、白い光を反射するからであり、白い光はすべての可視色の組み合わせです。 つまり、白いシャツ(またはパンツ)はほとんどの光を反射し、暑くならないということです。 簡単でしょ?

2.黒を着る。 でも、待ってください。 北アフリカの砂漠地帯に住むベドウィンはどうでしょう? 彼らはよく黒い服を着ていますが、そこはとても暑いのです。 何かメリットがなければ、黒い服は着ないような気がします。

OK。 はっきりさせましょう。 この黒対白の服は、必ずしも定まった問題ではありません。 1980年に出版された『Nature』の記事には、このようなことが書かれています。 “1980年に出版されたネイチャー誌の記事に「ベドウィンはなぜ暑い砂漠で黒い服を着るのか」というものがあります。 ベドウィンの服装については、明らかにいくつかの状況を考慮する必要があります。 しかし、Tシャツのようなもっと一般的な服装についてはどうでしょうか? 暖かい夏の日には、黒と白のどちらのTシャツを着るべきでしょうか?

まず考えるべきこと。 黒のシャツは白のシャツよりも暑くなるのでしょうか? この疑問を解決するには、赤外線カメラが必要です。 あらゆるものは光(電磁波)を発しています。 超高温のもの(電球のフィラメントやストーブのバーナーなど)は、この放出された電磁放射が可視スペクトルになるほど高温になり、私たちはそれを見ることができます。 それ以外のほとんどの物体では、放出される光の波長は可視範囲外となります。

特殊なカメラを使ってセンサーが赤外線を検出し、それをもとに物体の温度を知ることができます(ほとんどの場合)。 ここに、太陽光の下に干してあるシャツがあります。

異なる色のシャツが並んでいます
Rhett

さて、次は赤外線の画像です。 注意:これは偽色の画像です。 私たちは実際には赤外線を見ることができないので、この画像の異なる色は赤外線領域の異なる波長に対応しています。

一列に並んだシャツの赤外線画像
Rhett Allain

この画像から、シャツの温度を知ることができます。 OK、技術的には、温度を測定する上でちょっとした問題がありますが、それはすぐに解決します。 右側の黒いTシャツは華氏131.0、左側の白いTシャツは華氏111.8でした。 そう、明らかに黒いTシャツの方が暑かったのです。

それ以外には、特に驚くようなことはありませんでした。 あなたはすでにこのことを知っていました。 実際、自分で実験することもできます。 白い紙と黒い紙を用意します。 白い紙と黒い紙を用意して、屋外の同じ日光の下に置きます。

さて、2つ目の質問です。 白いTシャツは、体からの熱放射を体に反射して、体を温めてくれるのでしょうか? 答えは「イエス」です。 おそらく、質問は次のようにすべきでしょう。 白い服は黒い服よりも多くの熱放射を反射しますか(私は熱放射と赤外線を同一視しています。 白いシャツは「赤外線の白」ですか?

別のテストはどうでしょう。 さまざまなシャツの赤外線反射率(実際の用語ではありません)を測定するために、次のような実験を行いました。 服をシワのない状態にするために、高温(ただし熱すぎない)のアイロンがあります。 これが私の赤外線源です。 赤外線カメラに映らないように、隅に置いておきました。

では、まず楽しいことから始めましょう。 これは、タイルの板です。 教室のホワイトボードと同じものです。 これに赤外線を当てるとどうなるでしょうか?

infrared image of a whiteboard
Rhett Allain

これは合成画像です(わからないかもしれませんが)。 私が使用している赤外線カメラ(FLIR One)には、可視光カメラと赤外線カメラの両方が搭載されています。 何を見ているのか分かりやすくするために、可視光画像の一部を切り取って、赤外線画像の上に配置しました。 重要なのは、基板の中央にある明るい点です。 これはアイロンの反射です。 そうか、アイロンも見たいのか。 はい、どうぞ。

赤外線画像
Rhett Allain

床に反射しているのがわかりますか? それは、私の滑らかなキッチンの床が赤外線を反射して、カメラで画像を見ることができるからです。

白いTシャツの場合はどうでしょう?

白いシャツの赤外線画像
Rhett Allain

斑点はありません。 赤外線をあまり反射していません。 黒のシャツはどうでしょう? 赤外線ではほとんど同じように見えます。

黒いシャツの赤外線画像
Rhett アレイン

というわけで。 2枚のTシャツは、人間の目には(可視光域では)違って見えるが、赤外線ではほとんど同じである。 これで、衣類に関する2つ目の疑問がほぼ解決しました。 白は赤外線をより多く体に反射させるのでしょうか? いいえ、そうではありません。

赤外線をよく反射するものは何か知っていますか? それは宇宙用の毛布です。 他にも違いがあることをご存知ですか? 水です。 ほら、これを見てください。 これは、マイラーの横に水をつけたTシャツを置いた画像です。

infrared image of a wet t-shirt
Rhett Allain

シャツの黒っぽい部分は、ほんの少しの水です。 水が液体から気体へと相転移する際には、エネルギーが必要です。 このエネルギーが残りの液体の水から来て、温度の低下を引き起こします。 人間が汗をかくのは、まさにこの蒸発プロセスによって冷却されるからなのです。 また、右端のマイラーを見てください。 これは可視光と赤外線の両方を反射しているため、見え方が異なります。

さて、ここで「発光」と「反射」の問題について説明しましょう。 赤外線カメラの世界では、異なる材料は異なる放射率を持つことができます。 赤外線を反射するだけのものは、放射率が0です。

Tシャツ(黒も白も)の放射率は1に非常に近く、赤外線をあまり反射しません。

Tシャツ(黒も白も)の放射率は1に近く、赤外線をあまり反射しませんが、マイラーの放射率は0に近いのです。 ほとんどの場合、赤外線スペクトルでは、白い服は黒い服と同じように見えます。 どちらもほぼ同じ量の熱放射を反射します。 つまり、白い服は可視光線をあまり吸収しないので、白い服を着たほうがいいということになります。 でも、ちょっと待ってください。

話をベドウィンの黒い服に戻しましょう。 これはどういうことなのでしょうか? 冷暖房には、服の色だけではないのです。 蒸発についてはどうでしょう? 風の影響は? 黒い服の理由として考えられるのは、一種の煙突効果です。 これは、黒い服が布と人の間の空間を暖め、(煙突のように)上向きの気流を促進するというものです。 この空気の流れが、人間を冷やすことにつながります。 しかし、問題があることにお気づきでしょうか。 布と肌の間に空気の空間が必要なのです。 あなたはどうかわかりませんが、私のシャツはそんなにゆったりしていません。

でも、待って! まだまだありますよ! この黒と白の服の問題には、あまりにも多くの変数があるので、科学フェアの実験(子供向け)のための素晴らしい出発点になるかもしれません。 正直に言うと、私は一般的な科学フェアにはあまり興味がありませんが、もしプロジェクトを行うのであれば、これは研究するのに最適なものだと思います。

  • データ収集。 もし赤外線カメラを手に入れたいのであれば(彼らは非常に便利です)、素晴らしいデータを収集することができます。
  • 衣類の素材によって、赤外線の反射率は異なるのでしょうか? 通気性のある」シャツはどうでしょうか?
  • 大勢の人を集めて、ゆったりした服と窮屈な服を着たときの体温を測定してみましょう。
  • 風はどうでしょうか?
  • 空気中の湿度はどうでしょうか? 異なる色の服にどのような影響を与えるのでしょうか?

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