לחות, יובש
ועומס חום

מה המשמעות של אחוזי הלחות? האם בלחות של 100% יש בכלל חמצן באוויר? והאם יכול להיות מצב שבירושלים הטמפרטורות יהיו יותר גבוהות מבתל-אביב אבל בכל זאת בתל אביב נרגיש שחם לנו יותר? ומה זה עומס חום? צפו בסרטון:

כמה מים יש באמת באוויר?

האוויר שמסביבנו הוא תערובת של גזים שונים, כולל אדי מים. אבל אם פותחים כל ספר נתונים, או אתר  בנושא – למשל ויקיפדיה, מקבלים את הנתונים המפתיעים הבאים על הרכב האוויר:

הרכב האוויר לפי ויקיפדיה. אין מים באוויר??? | מקור: ויקיפדיה, Jarry1250

כלומר, לפי מה שאומרים מעל 99.9% מהאוויר מורכב משלושה גזים בלבד – חנקן (כ-78%), חמצן (כ-21%) וארגון (כ-0.9%). שימו לב שאדי מים לא מופעים ברשימה.

אבל מצד שני, כולם יודעים שיש לחות, כלומר אדי מים באוויר. בתחזית מזג האוויר בקיץ תמיד מציינים את אחוזי הלחות שנעים סביב 40, 60 ואפילו 80 אחוזי לחות – אז למה הם לא מופיעים בנתונים?

וכמה מים יש באמת באוויר? 0 אחוז או 80 אחוז? התשובה היא לא זה ולא זה. כמות הלחות שיש באוויר משתנה ממקום למקום – באופן כללי, באזורים קרובים לים יש יותר לחות באוויר מאזורים בעומק היבשה - ומיום ליום – ביום שרב, למשל, האוויר יבש, כלומר הלחות נמוכה יותר מרוב ימות השנה.

בגלל שזה המצב, כלומר שכמות המים שבאוויר לא קבועה, החליטו בכל המקומות לציין את הרכב האוויר היבש – ללא מים, שהוא קבוע.

וכמה מים האוויר באמת מכיל? זה תלוי בטמפרטורה:

בטמפרטורה של 5^oC האוויר יכול להכיל לכל היותר 0.9 אחוז אדי מים,

בטמפרטורה של 15^oC האוויר יכול להכיל לכל היותר 1.7 אחוז אדי מים,

בטמפרטורה של 25^oC האוויר יכול להכיל לכל היותר 3.1 אחוז אדי מים,

ובטמפרטורה של 35^oC האוויר יכול להכיל לכל היותר 5.4 אחוז אדי מים.
(כל הנתונים עבור אוויר בגובה פני הים)

כתבתי לכל היותר – כלומר ב-25 מעלות האוויר יכול להכיל גם פחות מים מ-3.1 אחוז, אבל לא יותר מהמספר הזה. כלומר אם תהייה לי מגבת רטובה שנמצאת בחדר ב-25 מעלות, שאחוז הלחות שבו הוא 3.1 אחוז - המגבת לא תתייבש, כי האוויר (כאילו) לא יכול להכיל יותר אדי מים, ולכן לא יהיה למים מהמגבת לאן להתאדות.

אז אם מדובר באחוזים בודדים, מאיפה מגיעים המספרים שעליהם מדברים בתחזית מזג האוויר, על עשרות אחוזי לחות: 50 אחוז לחות? 80 אחוז לחות?

ובכן, המספרים הללו הם של 'לחות יחסית' – נתון האומר כמה הלחות שבאוויר קרובה למקסימום שהוא יכול להכיל. אם האוויר ב-25 מעלות מכיל 1.55 אחוז אדי מים, אז אומרים בתחזית מזג האוויר שהלחות היחסית היא -50 אחוז, כי 1.55 מהווה 50 אחוז (חצי) מ-3.1 שזה אחוז הלחות המרבי.

האחוז היחסי באמת מוסר לנו יותר מידע מאשר אחוז הלחות המוחלט האמיתי  – משום שמה שחשוב לנו הוא כמה הלחות קרובה ל-100 אחוז, כלומר למקסימום שבו מים לא יוכלו להתאדות יותר. המספר 1.6 אחוז לא אומר כלום, כי השאלה אם הלחות גבוהה או נמוכה תלויה בטמפרטורה הספציפית, לכן לא מדווחים עליו. בכל מקרה, נתון של 100 אחוז לחות יחסית משמעותו אינה שכל האוויר הוא מים ושאין חמצן לנשימה, רחוק מכך, זה רק אומר שהאוויר כבר מכיל את כל כמות המים שהוא יכול להכיל.

מים שלא מתאדים (וזיעה שלא מקררת)

ככל שהלחות היחסית של האוויר גבוהה יותר, ככה מים יתאדו לאט יותר. כלומר, טיפת מים תתאדה לאט יותר באוויר עם 80 אחוזי לחות בהשוואה לאוויר עם 20 אחוזי לחות.

זה בגלל שתהליך ההתאדות של מים לאוויר הוא תהליך דינמי, ודו-כיווני: כלומר מים לא רק מתאדים אל האוויר, גם אדי מים שנמצאים באוויר מתעבים על טיפת המים. ככל שיש יותר לחות באוויר ככה יותר מים יתעבו חזרה, ב-100 אחוז לחות, קצב העיבוי משתווה לקצב האידוי, כך שבסך הכל האידוי הוא אפס:

אידוי (חץ למעלה) ועיבוי (חץ למטה) מים מהאוויר, בלחות יחסית שונה. ב-100 אחוז לחות הקצב משתווה ונטו אין אידוי

מבחינה פיזיקלית, ככל שהטמפרטורה של חומר עולה – כך קצב האידוי שלו גובר, כך שהתהליך הדינמי הזה נוטה יותר לכיוון אידוי עם עליית הטמפרטורה, ולכן ב-35 מעלות האוויר יכול להכיל יותר מים (5.4 אחוז) בהשוואה ל-25 מעלות (3.1 אחוז בלבד לכל היותר).

אבל לנו כבני אדם מה שחשוב זה לא כמה מים האוויר יכול להכיל, אלא בכלל קצב האידוי של מים לאוויר, שנקבע כאמור על ידי הלחות היחסית, וזאת משום שאידוי של מים (של זיעה) הוא המנגנון הראשי של הגוף לקרר את עצמו. כמו שהראינו בסרטון הקודם – רק השלב של אידוי הזיעה הוא המקרר את הגוף (כי אידוי צורך אנרגיה, לוקח אנרגיה מהגוף = קירור). ולכן – בלחות יחסית גבוהה, זיעה מתאדה לאט יותר ולכן פחות מקררת את הגוף, או מקררת בקצב איטי. כפי שאפשר היה לראות בניסוי שעשינו בסרטון, כאשר עטפנו מדחומים בבד לח, המדמה הזעה, ושמנו המדחומים בסביבה לחה ובסביבה יבשה – המדחום בסביבה הלחה התקרר הרבה הרבה פחות מהמדחום בסביבה היבשה.

המדחום שעטוף בבד רטוב המדמה זיעה, שנמצא בסביבה הלחה כמעט ולא התקרר| צילום מסך מתוך הניסוי בסרטון 

ולכן – אחוז הלחות היחסית שבאוויר, שקובע את קצב ההזעה הוא פרמטר מאוד חשוב – בנוסף לטמפרטורה. באחוז לחות גבוה מאוד, הזיעה לא תוכל להתאדות אלא רק תישאר על הגוף, ולא תקרר את הגוף, ואנו נרגיש חום בלתי נסבל. זה המצב באיזור החוף בישראל בחודשי הקיץ.

השאלה איך אפשר לשקלל את שני הפרמטרים – חום ולחות, כך שנוכל לקבל מדד אובייקטיבי להשפעת הטמפרטורה והלחות על הרגשת החום?

מדד עומס החום

התשובה היא מדד עומס החום. מדד עומס החום הוא מדד שנוסח על ידי פרופ' עזרה זֹהר והוא נמצא בשימוש צה"ל וגם השירות המטאורולוגי מדווח עליו בתחזית מזג האוויר. המדד משקלל גם את הטמפרטורה, וגם את ההשפעה המקררת של הזיעה, שמושפעת ישירות מהלחות היחסית.

המדד הוא ממוצע של הטמפרטורה כפי שנמדדת במדחום יבש ובמדחום עטוף בבד לח. המדחום היבש אחראי לתרומת הטמפרטורה, והמדחום הלח המשקלל את לחות האוויר היחסית, ככל שהיא גבוהה יותר, קטן האפקט המקרר של ההתאדות והטמפרטורה במדחום גבוהה יותר, והממוצע עולה. במזג אוויר יבש – יש התאדות רבה, הטמפרטורה הנמדדת נמוכה והממוצע יורד. התוצאה מגדירה 1+5 דרגות של עומס חום, לפי התוצאה:

• פחות מ-22, אין עומס חום כלל.
• 22-23 : עומס חום קל
• 24-25 : עומס חום מתון
• 26-27 : עומס חום בינוני
• 28-29 : עומס חום כבד
• 30 ומעלה : עומס חום כבד מאוד עד קיצוני

מדד עומס חום הוא ממוצע הטמפרטורה במדחום יבש ובמדחום "מזיע" (עטוף בבד רטוב) | צילום מסך מתוך הניסוי בסרטון 

כך שיש לנו מדד כמותי אובייקטיבי למדידת עומס חום – ואפשר להכריע בכל יום ויום בשאלה איפה יותר גרוע בקיץ: בירושלים ובאר שבע ("איזה חום פה אצלכם!") או בתל אביב ("איך אתם סובלים את הלחות?").