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可见光|夏天，穿什么颜色的衣服最凉快？

不是颜色越浅越凉快哦！
可见光|夏天，穿什么颜色的衣服最凉快？
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热！热！热！随着三伏天的临近 ， 每个在户外停留的人们都有了被夏日“灼烧”的痛感 。
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伏天出行 ， 大部分人搭配衣服时更在意款式是否漂亮 ， 对于衣服的颜色、尺寸未必会那么在意 。
事实上 ， 为了在夏日出行使得身体感到更凉爽一些 ， 应该注意一下穿着衣服的颜色 。 这不是空谈 ， 其理论依据来自于物理学中的黑体辐射定律 。
“黑体辐射”是什么鬼？

所谓的黑体就是外界的电磁波射到该黑体上时 ， 电磁波会被完全吸收 ， 一点也不会反射 。
黑体就是这么任性 ， 但是实际上 ， 黑体只是被假想出来的一种物理模型 ， 它在现实生活中是不存在的 。
我们可以把一个开有小孔的空腔近似看作黑体 ， 因为当电磁波射进去之后会在空腔内部经过多次吸收和反射 ， 最后基本不会出来 。 [1]
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用空腔上的小孔近似地代替黑体
图片来源中科院物理所
早在19世纪末 ， 聪明的实验物理学家就从实验室测量出了不同温度的黑体辐射 ， 按波长分布的图像 。
1900年 ， 德国物理学家普朗克提出了量子假说 ， 认为能量是一份一份的 ， 不连续的 ， 从而从理论上找到了黑体辐射分布的数学表达式 。
理论和实验均表明 ， 黑体辐射光谱满足一定波长的分布 ， 其分布大致如下图：
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图片来源科普中国
从上图中不难看出 ， 在可见光区域 ， 黑体辐射的能力最强 ， 最集中 ， 其次是红外区 ， 紫外区排在最后 。
那么 ， 如何利用黑体辐射定律来决定我们夏季出行时所选择衣服的颜色呢？
很简单 ， 上图告诉我们 ， 在太阳照射时 ， 认定太阳光是可见光 ， 所以只需看上图的可见光的区域 。
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可见光波长分布图
图片来源中关村商情网
黑体辐射和衣服颜色竟然有这种联系？
可见光的颜色大致可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 ， 红光的波长最长 ， 能量最低；紫光的波长最短 ， 能量最高 。
另外 ， 之所以能看见物体的固有颜色 ， 不是因为它本身就是那个颜色 ， 而是它不吸收该颜色的光 ， 把其他颜色的光吸收了 ， 该颜色的光被反射到眼睛中 。
【可见光|夏天，穿什么颜色的衣服最凉快？】红色的衣服会吸收其他波长较短且能量较高的可见光 ， 根据黑体辐射定律 ， 吸收能力强 ， 其辐射能力也强 。
红色衣服吸收了其他颜色的光之后会大量反射出来 ， 一部分从衣服的外表面反射出来 ， 一部分从衣服的内表面辐射到皮肤表面 。
而白色衣服基本不吸收可见光 ， 黑色衣服基本是全部吸收可见光 ， 所以从理论上来说 ， 单纯考虑衣服颜色 ， 黑色衣服吸收可见光的能力最强 ， 衣服温度最高；白色衣服吸收可见光的能力最弱 ， 衣服温度最低；红色等可见光的颜色吸收光的能力介于白色和黑色之间 ， 温度也介于它们之间 。
【可见光|夏天，穿什么颜色的衣服最凉快？】但是从实际生活出发 ， 情况可能有变化 ， 因为只是单纯考虑了衣服的颜色 ， 并没有考虑其他的因素 ， 比如衣服的尺寸 ， 受光照时间的长短 ， 以及人体散热的机制等 。
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图片来源 pixabay
人体皮肤的散热途径
在讨论衣服的尺寸、受太阳光照时间的长短等问题之前 ， 我们需要弄清楚人体皮肤是如何散热的 。
大致来说 ， 人体的皮肤可以通过辐射散热、传导散热、对流散热和蒸发散热这四个途径来散热 。
当我们出行在太阳光的照射下时 ， 占主要散热地位的应该是蒸发散热 ， 皮肤与衣服之间的对流散热将从相当大的程度上辅助蒸发散热 ， 其次是辐射和传导散热 。
因此 ， 我们考虑衣服的颜色、尺寸和受光照时间长短时 ， 一定要建立在皮肤和衣服之间的对流散热的基础上 ， 这样才更贴近实际生活 。
衣服尺寸和光照时间
当衣服吸收一定的辐射之后 ， 或多或少的都会向衣服的内表面即向人体皮肤释放一定的能量 。
如果我们将衣服的尺寸设计得相对于穿这件衣服的人的体型来说比较宽松 ， 空气分子在皮肤与衣服之间运动的范围就会更广泛 ， 有利于在衣服和皮肤表面之间形成空气对流 。
因此 ， 尺寸大的衣服相对于尺寸小的衣服来说 ， 会让人们的体感更凉爽 。
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图片来源 pixabay
除了衣服的尺寸和颜色以外 ， 我们也应该关注外部环境 ， 比如光照时间的长短 。
如果穿红色等深色的衣服 ， 由于红色衣服吸收的热量比白色的多 ， 在短时间内 ， 衣服散热和皮肤之间散热的空气对流不够强等原因 ， 就会使得在短时间内穿白色的衣服更凉快一些 。
但时间一长 ， 深色衣服吸收的热量变多 ， 皮肤散热量也变多 ， 当深色衣服辐射出来的热量在衣服与皮肤之间形成足够强的空气对流时 ， 就会使得穿深色的衣服比穿白色的衣服更凉爽一些 ， 甚至穿黑色的衣服比穿白色的衣服更凉爽 。
有可能你会问：“是不是在太阳下晒的时间越长 ， 人体的温度就越高呀？”不是的 ， 受阳光照射的时间长短和体感温度并不成正相关 。
对于短时间暴露在太阳光下来说 ， 体感温度肯定会有所升高 ， 但是随着被光照射时间的变长 ， 衣服散发的热量和人皮肤表面吸收和散发的热量将会达到一个动态的热平衡值 ， 这就是为什么长时间受太阳光照射 ， 人体温度并不会一直上升的原因之一 。
昼夜穿衣的讲究
不仅在白天的太阳光照射下 ， 不同颜色的衣服会影响人体的舒适感 ， 在晚上睡觉时 ， 衣服的颜色也会影响人体的舒适感 。
区别在于 ， 晚上没有太阳光的照射 ， 最大的辐射热源就是人体本身 。
因此 ， 在夏天夜晚 ， 为了使身体的热量散发得更快一些 ， 可以穿吸收能力强的颜色的衣服 ， 比如黑色等 。
而在冬季 ， 为了保暖 ， 在晚上睡觉时为了使身体热量散发得慢点 ， 可以穿吸收热辐射能力弱的颜色的衣服 ， 比如白色 。
从实际生活来讲 ， 在夏季白天 ， 较长时间的出行 ， 或者夏季夜晚 ， 睡觉时 ， 穿较宽松、颜色较深的衣服会更凉爽 ， 同时应该尽量避免长时间在太阳光下暴晒 。
参考文献：
姚启钧, 《光学教程》(四版), 高等教出版社, 2013: 302

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