たき火にあたると、なぜ顔だけ熱くて、
背中は寒いままなの？

秋の夜、たき火を囲むと、火に向けた側だけが焼けるように熱くなります。それなのに背中はひんやりしたままです。まわりの空気が温まっているなら、体全体が暖かくなってもよさそうなものです。答えは「たき火の熱の大半は、空気を通って来ていない」ことにあります。熱は、光とそっくりな形で、まっすぐ飛んできているのです。

理由は、大きく2つです

この2つを合わせると、「前だけ熱くて、背中はむしろ風が当たって寒い」という、あのちぐはぐな感じがそのまま説明できます。順番に見ていきましょう。

たき火の熱は、空気ではなく「光」で届いている

熱の伝わり方には、大きく3つの道があります。物の中を伝わる「伝導」、温まった空気や水が動いて運ぶ「対流」、そして光の形で飛んでいく「放射」です。

たき火の場合、離れて立っている人に届く熱の大部分は、この放射です。炎や赤くなった薪は、目に見える光と一緒に、目に見えない赤外線をたくさん出しています。赤外線は光の仲間なので、秒速およそ30万キロメートルでまっすぐ進みます。そして人の肌に当たったところで吸収され、そこで熱に変わります。

まっすぐ進む、というのが決定的です。懐中電灯を体の前から当てても背中が明るくならないのと同じで、赤外線も体を回りこんでくれません。だから火に向けた面だけが熱くなります。手をかざして「熱い」と感じるまでの時間がほとんどゼロなのも、光の速さで届いているからです。

図1を見てください。火から放射状にのびる直線が赤外線、上へのびる太い矢印が温まった空気の流れ、地面ぎわの細い矢印が足元に吸いこまれる冷たい空気です。人の体は、火の側だけが直線に当たっています。

温まった空気は、あなたのところへは来ない

では、火が温めた空気はどこへ行くのでしょうか。温まった空気は膨らんで軽くなるので、まわりの冷たい空気に押し出されるように、まっすぐ上へのぼります。たき火の煙が上へ立ちのぼるのは、この流れが目に見えているからです。

のぼった空気の分だけ、火のまわりには空気の足りない場所ができます。そこへ、地面すれすれを冷たい空気が横から流れこみます。つまりたき火のそばに立っている人の足元では、寒いほうの空気が火に向かって動いているのです。

背中が寒いのは、単に「暖かくない」からではありません。冷たい空気が背中側から前へ、ゆるやかに流れているからです。この流れが皮膚から熱を持ち去るので、実際の気温より寒く感じます。扇風機の風で涼しく感じるのと、同じしくみです。

そして火のすぐ上が耐えられないほど熱いのも、これで説明できます。上には赤外線に加えて、熱い空気そのものがのぼってくるからです。横にずれれば来るのは赤外線だけになり、急に楽になります。

じゃあ、どうすればいいの？

全身を暖めたいなら、体を回すのがいちばん確実です。それでも背中が寒いときは、背中側に壁やついたてを置くと、冷たい空気の流れが弱まり、火から出た熱の一部が跳ね返ってきます。昔から、たき火の背にむしろを立てたのは理にかなっています。

そのうえで、たき火は火災のもとにもなります。次の3つは、子どもにもそのまま伝えられます。

まとめ

たき火が「前だけ熱い」のは、熱の大半が赤外線としてまっすぐ飛んでくるからです。まっすぐなので体を回りこまず、当たった面だけを温めます。そして火が温めた空気は上へ逃げ、代わりに足元へ冷たい空気が吸いこまれるので、背中側はむしろ冷やされています。

たき火の熱は、空気に運ばれてくるのではありません。
光と同じ速さで、まっすぐ飛んできています。

同じ「熱の伝わり方」の話としては、魔法瓶は、なぜ何時間も冷めないの？もあわせて読むと、放射をさえぎる工夫がよく分かります。冷たい空気の流れが体を冷やす話は扇風機の風は、なぜ涼しく感じるの？で、油に火がついたときの危険については天ぷら油の火に水をかけると、なぜ天井まで火柱が上がるの？で詳しく扱っています。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。火を扱う際は各自治体の条例に従い、火災のおそれがあるときは無理をせず、消防・自治体等の指示に従ってください。