烤營火時，為什麼只有臉發燙，
背卻還是冷的？
秋天的夜晚，大家圍著營火坐，朝向火的那一側像要被烤焦一樣熱。但背後卻依然冰冷。如果周圍的空氣都被加熱了，全身應該都會變暖才對。答案是「營火的熱，大部分並不是靠空氣傳來的」。熱其實是以和光很相似的方式，直直地飛過來的。
秋天的露營場。太陽下山、空氣變冷，於是你靠近營火。臉和膝蓋不只是微微發熱，而是明顯地燙了起來。
但背後卻依然冷冰冰。忍不住想把身體整個轉過來。就像烤地瓜要一直翻面一樣，人如果不轉身，全身就無法均勻變暖。
而且，把手伸到火的正上方，燙得受不了；但只要往旁邊移動差不多的距離，馬上就輕鬆許多。這個差異是從哪裡來的呢？
原因大致有兩個
營火的熱，大部分是以紅外線這種肉眼看不見的光的形式傳來的。因為和光一樣是直線前進，所以只有朝向火的那一面會變熱，熱傳不到身體的背面。
被火加熱的空氣會變輕，直直往上升。不會跑到站在旁邊的人那裡。不僅如此，腳邊的冷空氣反而正被吸向火的方向。
把這兩點合起來，就能解釋「前面熱、背後反而像被風吹一樣冷」這種不協調的感覺。接下來依序說明。
營火的熱，是靠「光」而不是空氣傳來的
熱的傳遞方式大致分成三種。在物體內部傳遞的「傳導」，靠變暖的空氣或水移動來搬運的「對流」，以及以光的形式飛出去的「輻射」。
就營火而言，傳到站在稍遠處的人身上的熱，大部分都是這種輻射。火焰與燒紅的木柴，除了發出肉眼看得見的光之外，也會釋放大量看不見的紅外線。紅外線和光是同類，會以每秒約三十萬公里的速度直線前進。碰到人的皮膚時被吸收，就在那裡轉變成熱。
「直線前進」是關鍵所在。就像用手電筒從身體正面照，背後不會變亮一樣，紅外線也不會繞過身體。所以只有朝向火的那一面會變熱。伸手靠近火，幾乎立刻就感覺「燙」，也是因為熱是以光速傳來的。
請看圖1。從火向外呈放射狀延伸的直線是紅外線，向上延伸的粗箭頭是變暖空氣的流動，貼近地面的細箭頭則是被吸向腳邊的冷空氣。人的身體只有面向火的那一側被直線照到。
變暖的空氣，不會跑到你這裡來
那麼，被火加熱的空氣究竟去了哪裡呢？變暖的空氣會膨脹變輕，像被周圍冷空氣往上推似地，直直上升。營火的煙會向上飄，就是這股氣流被看見的結果。
上升的空氣有多少，火的周圍就會出現多少空氣不足的空間。於是，冷空氣會貼著地面從旁邊補進來。也就是說，站在營火旁的人，腳邊正有較冷的空氣朝著火的方向移動。
背後會冷，不單是因為「沒有被加熱」。而是因為有冷空氣正從背後往前緩緩流動。這股氣流會從皮膚帶走熱量，讓人感覺比實際氣溫更冷。這和電風扇的風讓人覺得涼快，是同一種原理。
而火的正上方之所以熱得讓人受不了，也是同樣的道理。因為除了紅外線之外，變熱的空氣本身也會往上升。只要往旁邊移動，接收到的就只剩紅外線，馬上就會輕鬆許多。
煤油暖爐或電暖爐的前面之所以「烤得發燙」，是因為和營火一樣是輻射。只有朝向的那一面會變熱，所以房間角落往往還是冷的。另一方面，冷氣（空調）是把加熱過的空氣送出來的方式，所以整個房間會緩慢而均勻地變暖，不會有身體某一部分突然發燙的感覺。同樣是「暖房」，熱的傳遞方式卻不同。
晴朗的冬日站在陽光下，只有臉部覺得暖和，也是同樣的輻射現象。只是把「火」換成了「太陽」，原理並沒有改變。雲一遮住太陽，暖意瞬間消失，就是因為輻射被擋住的同時，熱也立刻中斷了。
那麼，該怎麼做才好？
想讓全身都暖和，最確實的方法就是轉動身體。如果背後還是覺得冷，可以在背後放個屏風或牆壁擋著，這樣冷空氣的流動會變弱，火發出的一部分熱也會被反射回來。自古以來在營火背後立草蓆，其實是有道理的。
除此之外，營火也可能引發火災。以下三點，也可以直接教給孩子。
- 不要把手伸到火的「正上方」因為比起從旁邊靠近，正上方要熱得多
- 不要在火的周圍放置易燃物落葉或枯草，光靠輻射就可能變熱進而燒起來
- 覺得危險就先遠離火源，叫大人來不要自己嘗試滅火，先逃離才是第一優先
如果覺得火勢有可能蔓延，請先自行離開現場、避難。之後再撥打119報案。如果還有餘裕，移除可能成為燃料的物品、停止供應熱源（不再添加木柴、用水澆熄火台上的火），也會有幫助。但如果火焰已經高過自己的身高，請不要靠近。特別是如果是油類起火，絕對不能潑水。滅火方式會因情況而異，最終仍請依消防或地方政府的指示行動。
總結
營火之所以「只有前面熱」，是因為大部分的熱是以紅外線的形式直直飛來。由於是直線前進，不會繞過身體，只會加熱被照到的那一面。而火加熱的空氣會往上逃逸，取而代之的是冷空氣被吸向腳邊，所以背後其實反而是被冷卻的狀態。
營火的熱，並不是靠空氣搬運過來的。
而是以和光相同的速度，直直飛來的。
同樣談「熱的傳遞方式」的文章，還可以搭配閱讀保溫瓶為什麼能好幾個小時都不變涼？，能更清楚了解阻擋輻射的巧思。冷空氣的流動如何讓身體感覺變涼，收錄在電風扇的風為什麼讓人覺得涼快？；油類起火時的危險，則詳細整理在天婦羅油起火時潑水，為什麼火柱會竄到天花板？。而燒紅的鐵靠顏色判斷溫度的工匠智慧，則介紹於鐵匠師傅為什麼不用溫度計也能看出鐵的溫度？。
- 離營火或暖爐約1公尺遠，把手掌朝向火。先記住這時的熱度。
- 只把手掌的方向轉90度，讓手掌側向火。手的位置不要移動。應該會明顯感覺變不熱了。只因方向改變就有差異，正是輻射的特徵。
- 接著，在手和火之間立一張厚紙板。空氣明明可以自由通過，熱度卻幾乎完全消失。這證明搬運熱的不是空氣，而是光。
請在不會燙傷的距離進行，並注意不要讓厚紙板碰到火。用暖爐也能做同樣的實驗確認。
想了解更多的人 ― 用語、公式與教科書的關聯從國中理化到大學專業科目，會明確標示是哪個程度的內容
- 國中國中理化課會學到的範圍
- 高中高中「基礎物理・物理」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或教科書中專欄式的內容
- 大學高中不會教，屬於大學專業科目（傳熱工程）的內容
- 研究連在大學裡也還不算「定論」，是研究人員目前正在探究中的內容
國中用語：這個現象是有名字的
- 熱輻射：物體依照溫度發出紅外線等光線，藉此傳遞熱量。即使沒有空氣也能傳遞。
- 對流：變暖的氣體或液體因變輕而移動，透過這股移動來搬運熱量。營火的煙往上飄就是這個現象。
- 紅外線：波長比可見光更長的光。人眼看不見，但照到皮膚時會被吸收並轉變成熱。
國中高中用公式確認：退一步，熱會減弱多少
輻射會從火向四面八方擴散，所以距離越遠，單位面積接收到的量就越少。一般認為，減少的程度與距離的平方成反比。以1公尺處接收到的熱為100，來計算退到2公尺處會變成多少。
| 原本的距離 | 1公尺 |
| 該處接收到的熱量（基準） | 100 |
| 退後之後的距離 | 2公尺 |
出現的各項數值意義如下。
| 符號 | 意義與單位 |
| 距離 | 從火的中心到身體的長度。單位是公尺 |
| 熱量 | 每秒鐘傳到皮膚相同面積上的能量。這裡以基準值100的比例表示 |
| 倍率 | 距離變成原本的幾倍。沒有單位 |
| 距離變成幾倍 | 2 ÷ 1 ＝ 2 |
| 取其平方 | 2 × 2 ＝ 4 |
| 接收到的熱量 | 100 ÷ 4 ＝ 25 |
| 減少的量 | 100 － 25 ＝ 75 |
光是退一步，接收到的熱就會降到四分之一。反過來，若朝火靠近一步，熱量就會變成4倍。在營火旁「剛剛好」的距離之所以感覺特別狹窄，稍微移動就一下太熱、一下太冷，正是因為這種急遽的變化。
高中高中＋溫度一升高，輻射就會急遽增強
高中物體以輻射形式釋放的能量，被認為與絕對溫度的4次方成正比（史蒂芬－波茲曼定律）。絕對溫度是攝氏溫度加上273後得到的值。若絕對溫度變成2倍，計算下來輻射會變成16倍。
高中＋因此，燒得通紅的木柴和其前方悶燒的炭火，兩者傳來的熱量差異，會遠大於外觀溫度的差異。此外，溫度越高的物體，發出的短波長光線也越強，所以充分變熱之後，除了紅外線之外，也會開始發出肉眼可見的紅光。金屬加熱後變紅、再繼續加熱後變得偏白，就是這種波長變化被看見的結果。
大學由「看得到多少火」來決定
在傳熱工程中，某個面能「看見」另一個面多少，是用形態係數（view factor）這個量來表示的。輻射傳遞的熱量，不只取決於溫度4次方的差異，也和這個形態係數成正比。更精確地說，朝向營火的胸口那一面，因為大幅看得到火，所以接收到的熱量較多；而背部完全看不到火，接收到的熱量就趨近於零。實際設計時，還要再乘上物體表面的放射率（顏色越黑、表面越粗糙就越接近1）來計算。烤肉架的高度或暖爐的擺放方向，也是用同樣的想法來決定的。
研究目前還不完全清楚的部分
- 火焰本身究竟輻射出多少熱。 火焰的亮度，來自燃料不完全燃燒所產生的細小煤煙粒子，在高溫下發光的結果。煤煙的生成量會因燃料和空氣混合方式的不同而有很大差異，事前精確預測火焰的輻射量，至今仍相當困難。
- 與延燒速度的關係。 輻射加熱周圍的樹木或草而導致起火的過程，在實驗室條件下已有詳盡研究，但一旦加入戶外的風或濕氣等因素，誤差就會變大。針對戶外延燒的預測研究仍在持續進行。
- 與人所感受到的「暖意」之間的對應關係。 皮膚接收到的輻射，與人實際感受到的舒適度之間的關係，個人差異很大，該如何反映到暖房設計上，目前仍在研究之中。
也就是說，本文的內容也是「目前已知範圍內」的說明。基本原理已經確立，但要用數值精準描述實際的火焰，仍存在一定的不確定性。
與教科書的關聯（依程度區分）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文何處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化（生活中的現象・熱的傳遞方式） | 傳導、對流、輻射三者的區別 |
| 高中 | 基礎物理（熱與能量） | 與距離平方成反比的計算、絕對溫度 |
| 高中＋ | 物理（電磁波・熱力學進階） | 與溫度4次方成正比的定律、波長的變化 |
| 大學 | 傳熱工程 | 形態係數與放射率的計算 |
| 研究 | 燃燒學・火災科學 | 火焰輻射量的預測、戶外延燒 |
| ― | 與生活的關聯 | 暖房器具的選擇、營火安全的圍法 |
- 総務省消防庁（總務省消防廳，日本防災主管機關，火災預防相關宣傳資料）
- 日本機械学会（日本機械學會）『伝熱工学資料』（輻射傳熱・形態係數相關章節）
- 日本建築学会（日本建築學會）『建築環境工学用教材 環境編』（輻射與體感溫度相關章節）
- 日本火災学会（日本火災學會）『火災と消火の科学』（火焰輻射與延燒相關章節）
※本文為一般大眾的科普解說。文中所列數值，僅為理解原理用的參考概算。用火時請遵守各地方政府的相關規定，如有發生火災之虞，請勿勉強處理，應依消防、地方政府等指示行動。