在濃霧中開車,
為什麼那麼危險?
霧中開車常被認為「因為看不清楚,所以有點可怕」。但真正的危險,其實是更具體的數字問題。車子能停下來的距離,有時會比能看見的距離還長,這才是問題的核心。
一輛車行駛在高速公路上。四周被濃霧籠罩,前方只能模糊看見。雖然已經降低了車速,但為了配合周圍車流,仍維持著一定的速度。
就在這時,霧中突然浮現一輛停止的車。距離只有短短幾十公尺。踩下煞車,卻來不及了。
這並不是因為駕駛技術不好。有可能是即使看到之後才踩煞車,物理上也已經來不及了。
危險的原因,只有兩個
霧是由無數細小水滴聚集而成。光每次碰到水滴,就會被散射到四面八方,遠處物體的光也就無法傳到眼睛裡。
速度變成2倍時,停下來所需的距離約會變成4倍。即使看得見的距離變短,能停下的距離卻依然大幅拉長。
接下來,我們一項一項來看。
原因1:霧會擋住光的去路
霧,是空氣中飄浮著無數細小水滴的狀態。晴天時,遠方車燈的光幾乎能直線傳到你的眼睛。但在霧中,這道光會不斷撞上水滴,被散射到四面八方。原本該直線傳來的光,大部分都在途中「失蹤」了。
因為太暗而想切到遠光燈(前照燈的遠光模式),但在霧中這樣做有時會適得其反。強光打在附近的水滴上,會在眼前就被散射開來,讓眼前變成一面發亮的牆。許多車輛說明書與交通安全資料之所以建議在霧中使用近光燈或霧燈而非遠光燈,原因就在這裡。
原因2:能停下的距離,隨速度平方增加
車子要停下來,需要兩段距離。從察覺危險到踩下煞車這段時間前進的「反應距離」,以及煞車開始作用到車子真正停止為止前進的「煞車距離」。
反應距離與速度成正比。但煞車距離卻與速度的平方成正比增加。也就是說速度變成2倍,煞車距離就約變成4倍。即使在霧中自認為已經降低了速度,能停下的距離卻可能拉開更大的差距。
正確的速度標準,並不只由「速限」決定。降到能在目前看得見的距離內確實停下的速度,才是基本原則。如果能見度已縮短到約50公尺,那麼在這個距離內無法停下的速度,那一刻起就已經是危險速度。
那麼,該怎麼做才好?
- 起霧時,把速度降到能在看得見的距離內停下比速限慢也沒關係。能在看得見的範圍內停下,才是最優先的事。
- 與前車的車距,拉得比平常更長就算前車突然出現,也能從容地停下來,留出餘裕。
- 車燈切換成近光燈或霧燈遠光燈有時會照亮眼前的霧,反而讓視野變得更差。
當能見度極差、繼續行駛讓人感到不安的濃霧中,不要勉強繼續行駛,請駛入服務區或停車區等安全場所,觀察狀況。
絕對要避免的是,在高速公路的行車道上或路肩停車。因為有可能發生後方車輛追撞停止車輛的二次事故。若不得已必須停車,請開啟危險警示燈,並儘可能把車輛移動到安全的地方。
在濃霧中,據稱有時會演變成多輛車接連追撞的連環事故。請避免只是跟著前車貿然加速,依自己看得見的距離,自行判斷並管理車速是很重要的。
總結
濃霧行車之所以危險,是因為①霧會散射光線、奪走視野,以及②能停下的距離隨速度平方增加,這兩件事同時發生。可視距離縮短的程度,還不足以說明應對,必須更加重視能停下的距離。
用能在看得見的距離內停下的速度行駛。
這是霧中最重要的一條規則。
即使沒有霧,也會有看不見的瞬間。會車那一瞬間,正在穿越馬路的行人為何會突然消失,這個機制在夜晚的道路上,穿越馬路的人為什麼會突然看不見?中有介紹。
- 在暗房中打開手電筒,照射稍遠處的牆壁或物品,確認能清楚看見
- 在同一個地方,用噴霧器朝光線經過的路徑輕輕噴出細霧(確認光線看起來被散射到周圍)
細小的水滴會散射光線,使光束看起來模糊地擴散開來。實際的濃霧中,這種散射發生在長達數十公尺的空間裡,因此遠方物體的光幾乎無法傳到眼睛裡。
想了解更多的人 ― 用語・數學式・與教科書的連結從國中理科到大學專業科目,明確標示這是哪個程度的內容
- 國中國中理科所學的範圍
- 高中高中「物理基礎」所學的範圍
- 高中+高中「物理」,或教科書中作為進階、專欄處理的內容
- 大學高中不會學到、屬於大學專業科目(氣象學・光學)的內容
- 研究中即使在大學也還不會當作「定論」來教,是研究者目前仍在調查中的內容
國中用語:與濃霧相關的詞彙
- 散射:光碰到物體後,往各個方向散開的現象。
- 反應距離:從察覺危險到煞車開始生效為止,車子所前進的距離。
- 煞車距離:從煞車開始生效到車子停止為止,車子所前進的距離。
高中用數學式來確認:時速100公里需要多少公尺
停車距離,據稱可以用反應距離與煞車距離的總和來表示。這裡以反應時間參考值1秒、乾燥路面摩擦係數參考值0.7來計算。
停車距離 = 反應距離 + 煞車距離
| 反應距離 | 速度 × 反應時間 |
| 煞車距離 | 速度² ÷(2 × 摩擦係數 × 重力加速度) |
| 重力加速度 | 約 9.8 m/s² |
| 把時速換算成m/s | 100 ÷ 3.6 ≒ 27.8 m/s |
| 反應距離(反應時間1秒) | 27.8 × 1 ≒ 27.8 m |
| 速度的平方 | 27.8 × 27.8 ≒ 773 |
| 煞車距離 | 773 ÷ 13.72 ≒ 56.3 m |
| 停車距離(反應+煞車) | 27.8 + 56.3 ≒ 84 m |
※ 以 2 × 摩擦係數(0.7)× 重力加速度(9.8)= 13.72 來計算。反應時間・摩擦係數皆為參考值。
| 時速60公里的停車距離 | 17 + 20 = 37 m |
| 時速80公里的停車距離 | 22 + 36 = 58 m |
用這個公式計算,停車距離恰好為50公尺時,大約是時速73公里左右。也就是說,若霧中可視距離約為50公尺,一旦超過時速73公里左右,就可能來不及在看見後停下。時速100公里時,所需距離(約84公尺)已大幅超過可視距離(50公尺),可能會出現在看見前車的那一刻,就已經來不及的狀況。
高中+為什麼煞車距離會以「平方」的方式增加
車子停下之前,摩擦力所做的功,可視為等於吸收了車子全部的動能。動能與速度的平方成正比,因此吸收動能所需的煞車距離,也與速度的平方成正比。這是由能量守恆的概念所推導出的關係,屬於高中物理「功與能量」單元所學的內容。
大學霧粒與光波長的關係
霧的水滴大小,與可見光的波長屬於相近的數量級,因此光的散射方式,據稱是以幾乎不依賴波長的「米氏散射」形式發生。這與天空之所以呈現藍色的原因——「瑞利散射」(波長越短的光被散射得越強的現象)——是不同的機制。霧之所以看起來偏白,而不是特定的藍白色,被認為正是源自這種米氏散射的性質。這是大學光學・大氣科學所學的內容。
研究中目前尚未明朗的事
- 要精確預測濃霧的濃度與發生地點,範圍縮小到局部區域,目前仍被認為相當困難。 氣溫、濕度、地形複雜交織,因此要在數十分鐘到數小時前精準預測局部濃霧的發生,這項技術如今仍在持續研究中。
- 自動駕駛車輛的感測器能多準確地辨識濃霧,仍是一項發展中的課題。 攝影機和人眼一樣會受到散射影響,但利用電波感測器等,對霧較不敏感的辨識技術,研究正持續推進中。
- 用來防止濃霧時連環事故的速度管理機制,仍在持續改良中。 由道路端自動控制車輛速度的技術等,更可靠的事故防範對策,研究仍在進行中。
與教科書的連結(依程度區分)
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文何處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・光的性質 | 霧會散射光線的基本概念 |
| 高中 | 物理基礎・運動與力 | 「用數學式來確認」①②③的整體計算 |
| 高中+ | 物理・功與能量 | 煞車距離與速度平方成正比的原因 |
| 大學 | 光學・大氣科學 | 米氏散射、霧看起來偏白的原因 |
| 研究中 | 氣象學・交通工程(研究中) | 局部霧的預測、自動駕駛感測器、速度管理技術 |
| ― | 交通安全教育 | 車距、近光燈的使用、連環事故的防範 |
- 交通安全相關公家機關・駕訓相關團體,就霧中行車・停車距離所提供的解說資料。
- 物理學教科書中,關於動能、煞車距離、摩擦力的一般性敘述。
- 氣象學・光學教科書中,關於霧的形成、光的散射(米氏散射)的一般性敘述。
- 高速公路管理單位,就濃霧時連環事故所發布的注意提醒資料。
※ 反應時間・摩擦係數・可視距離等數值,是為了理解原理所做的概算・假設。實際數值會因路面狀況・車輛・天候而有很大差異。
※本文為大眾取向的科學解說。實際的駕駛判斷,請依道路標誌・道路管理單位的資訊及交通規則為準。文中列出的數值,是為了理解原理所做的概算・假設。