失溫症,為什麼
在「不算太冷的日子」也會發生?
聽到失溫症,你可能會想到零度以下的雪山。但實際上,即使是氣溫10℃左右、只是「有點涼」的日子,也可能發生失溫症。真正讓身體變冷的敵人,並非氣溫本身,而是「水」與「風」。
一位登山者正在攀登夏季的低海拔山區。氣溫約10℃,並不像寒冬那樣冷。然而途中開始下雨,衣服全濕透了。接著,稜線上吹來的風也加了進來。
一開始只是「有點涼」的程度。但隨著時間過去,身體開始不停顫抖,接著說話變得不流利,判斷力也開始出問題。
這是在沒有雪也沒有冰的地方發生的,也就是失溫症。「因為不算太冷所以沒關係」的想法,被認為是最危險的。
真正的敵人,只有兩個
水是遠比空氣更容易傳導熱量的物質。濕掉的衣服,會以和乾衣服完全不同的速度奪走體溫。
皮膚附近有一層被自己體溫溫熱的薄空氣層。風會不斷把這層保護層吹走。
讓我們依序來看看這兩點。
原因1:水的導熱能力遠比空氣強
你是否有過剛從泳池上岸,即使沒有風,也突然感到寒冷的經驗?氣溫並沒有改變,只是皮膚是濕的,體感卻完全不同。
這是因為水是遠比空氣更容易「傳導熱量」的物質。即使皮膚溫度和氣溫都相同,只要周圍是水(或含水的濕衣服),體溫流失的速度會遠比被乾燥空氣包圍時快得多。差異有多大,會在後面的折疊區塊中實際計算。
如果只看氣溫,判斷「10℃左右應該沒問題」,就會忽略淋濕與風的效應。失溫症反而更容易發生在有雨有風的山區或海邊,而不是氣溫零下的地方。建議不要以「不冷所以沒關係」來判斷,而要考慮「有沒有淋濕、風有沒有被擋住」。
原因2:風會奪走保護皮膚的「溫暖空氣層」
寒冷的日子裡,如果靜靜不動,身體周圍的空氣會漸漸變暖,寒意也會慢慢緩和。這是因為皮膚附近形成了一層被體溫溫熱的薄空氣層。
但只要起風,這層溫熱的空氣就會不斷被吹散,換成冰冷的新空氣。皮膚會持續接觸到「還沒被溫熱」的冷空氣,體溫因此不斷流失。這正是氣象資訊中「體感溫度」會比氣溫本身更低的原因之一。
失溫症最初的徵兆,是身體試圖自行產熱而出現的「顫抖」。到這個階段,身體還在努力對抗。但如果體溫進一步下降,顫抖本身會停止。看起來像是「不再顫抖,變輕鬆了」,但實際上被認為是體溫調節能力即將耗盡,更加危險的狀態。
那麼,該怎麼辦?
- 一旦淋濕,就盡快換上乾衣服穿雨具或防水外套,在淋濕之前先做好防範,是最有效的方法。
- 移動到可以擋風的地方只要躲到障礙物後面或建築物裡等不會被風吹到的地方,熱量流失的方式就會大幅改變。
- 如果有人不再顫抖、說話不清楚,那就是危險訊號當事人有時會說「我沒事」。周圍的人察覺異狀非常重要。
首先最優先的是不要讓身體繼續變冷。移動到可以擋風的地方,脫掉濕衣服,用乾衣服或毛毯把身體包起來。特別是頭部、頸部、腋下、髖關節等有粗大血管經過的部位,保溫效果被認為特別好。
如果出現意識不清、顫抖停止、說話困難等狀況,請撥打119。用熱水急速加溫,或用力摩擦身體,反而可能對身體造成負擔,建議避免這些做法,等待專業人員的指示。
此外,在山區或海邊進行救援時,前去救援的人自己也可能罹患失溫症的案例也存在。與勉強進行救援相比,先確保自己的保暖措施,再採取行動更為重要。
總結
失溫症之所以在「不算太冷的日子」也會發生,是因為①淋濕會讓熱量流失的速度差上一個量級,②風會奪走保護身體的溫暖空氣層,這兩者重疊所致。單靠氣溫這個數字,是看不出這種危險的。
比起氣溫,是否淋濕、有沒有風,
才是失溫症真正的分界點。
這種體溫過度下降的現象,恰好與體溫過度上升的另一篇體溫相關文章相反。另外,關於冷暖溫差本身引發血壓劇烈變動的「熱休克」,可參考這篇文章的說明。在山區,淋濕與風一旦重疊,即使是夏天也會奪走體溫。而引發這種天氣變化的原因,則在「山區的天氣,為什麼變化得這麼快?」中有詳細說明。
- 在室溫相同的房間裡,一隻手臂什麼都不放,另一隻手臂放上用水弄濕的毛巾
- 保持一段時間,比較哪一隻手臂更快感覺到「冷」
即使室溫相同,蓋著濕毛巾的手臂應該會更快感覺到冷。這是可以安全體驗到「水比空氣更容易傳導熱量」這一正文所說明機制的方法。
想知道更多的人 ― 用語、公式、與教科書的連結從國中理科到大學專業科目,會明確標示這是哪個程度的內容
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「物理基礎」課程範圍
- 高中+高中「物理」,或教科書中屬於發展、專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目(生理學、急救醫學)的內容
- 研究即使在大學也不會被當作「定論」教授、目前研究人員正在調查中的話題
國中用語:與失溫症相關的詞彙
- 核心體溫:身體內部(腦部和心臟周圍)的溫度。與皮膚溫度分開管理。
- 熱傳導:熱量在物質內部直接傳遞的現象。
- 對流:藉由空氣或水的流動來搬運熱量的現象。風會加速這個過程。
- 顫抖產熱:透過肌肉細微顫動,讓身體自行產生熱量的機制。
高中用公式驗證:水比空氣容易傳熱多少
物質「傳熱的容易程度」,被認為可以用熱傳導率這個數值來表示。
| 用符號表示 | Q = (k × A × ΔT) ÷ d |
| 用文字表示 | 流失熱量的速度 = (熱傳導率 × 面積 × 溫度差) ÷ 隔層的厚度 |
| 公式的出處 | 這是熱傳導的基本定律(傅立葉定律)。將「熱量流動與溫度差成比例,隔層越厚越難流動」這一關係寫成了公式 |
| Q | 每秒從身體流失的熱量。單位是瓦特 |
| k | 熱傳導率。單位是 W/(m・K) |
| A | 熱量流失的身體表面積。單位是平方公尺 |
| ΔT | 體溫與周圍溫度的差。單位是℃ |
| d | 包覆身體的隔層厚度。單位是公尺 |
熱量流失速度 ∝ 熱傳導率 × 溫度差
| 熱量流失速度 | 單位時間內從身體被奪走熱量的大致指標 |
| 熱傳導率 | 依物質而定、表示傳熱容易程度的數值[W/(m・K)] |
| 溫度差 | 體溫與周圍物質溫度的差[℃] |
「∝」表示比例關係的符號。熱傳導率越大、溫度差越大,熱量流失的速度就被認為越快。
| 氣溫10℃、體溫37℃時的溫度差 | 37 − 10 = 27℃ |
| 水的熱傳導率(參考值) | 0.6 W/(m・K) |
| 空氣的熱傳導率(參考值) | 0.025 W/(m・K) |
| 熱傳導率的比值 | 0.6 ÷ 0.025 = 24 |
| 身體表面積(參考值) | 1.8 平方公尺 |
| 衣服厚度(參考值) | 0.01 公尺 |
將這些數值代入⓪的公式,實際算出流失熱量的速度 Q。
| 乾衣服:熱傳導率 × 面積 | 0.025 × 1.8 = 0.045 |
| 乾衣服:乘上溫度差 | 0.045 × 27 = 1.215 |
| 乾衣服:除以厚度(瓦特) | 1.215 ÷ 0.01 = 121.5 |
| 濕衣服:熱傳導率 × 面積 | 0.6 × 1.8 = 1.08 |
| 濕衣服:乘上溫度差 | 1.08 × 27 = 29.16 |
| 濕衣服:除以厚度(瓦特) | 29.16 ÷ 0.01 = 2916 |
安靜休息的人在體內產生的熱量,大約是100瓦特。乾衣服的121.5瓦特,只要活動身體產熱,還能勉強追上。而濕衣服的2916瓦特,則遠遠超過這個量級。追不上的部分,體溫就會持續下降。
※ 熱傳導率會因溫度、狀態而略有變化,此處使用具代表性的參考值。
| 乾衣服要花1小時才會發生的變化,濕衣服只要 | 60 ÷ 24 ≒ 2.5 分鐘 |
計算結果顯示,水的導熱能力大約是空氣的24倍。如果乾衣服狀態下要花1小時才會發生的身體變化,濕衣服狀態下大約2.5分鐘就會發生,兩者相差一個量級(實際上還牽涉衣服的隔熱性、體格、血液循環等許多因素,這個時間僅是用來說明「量級差異」的參考值)。
「氣溫10℃應該沒問題」這種判斷之所以危險,正是因為這24倍的差距。比起氣溫本身,是否淋濕的影響要大得多。
高中+風為什麼會讓身體更冷
皮膚表面會形成一層被體溫溫熱的薄空氣層(邊界層)。這層空氣層扮演著類似天然隔熱材的角色,能在一定程度上抑制熱量流失。一旦起風,這層邊界層會不斷被更換,皮膚將持續接觸到「尚未被溫熱」的冷空氣。氣象資訊中的「體感溫度」,被認為就是把風造成的對流效應納入考量後的參考值。精確的計算公式會用到風速、氣溫、濕度等專業公式,並非簡單的比例關係就能表示。
大學人體如何試圖保護體溫
體溫開始下降時,皮膚血管會先收縮,減少流向體表的血液,以抑制熱量流失。若仍不足以應付,身體會透過肌肉細微顫動的「顫抖產熱」,將體內產熱量提升到平常的數倍。然而顫抖會消耗大量能量,一旦體力或糖分耗盡,顫抖本身就會停止,體溫也會更容易繼續下降。這套體溫調節機制,屬於大學生理學、急救醫學所處理的內容。
📖 公式的推導與更深入的內容:熱傳導(日文維基百科) / 低體溫症(日文維基百科)
研究目前尚未明確的事
- 失溫症惡化的速度被認為存在很大的個人差異。 一般認為體格、體脂率、年齡、體力、經驗等因素都有關係,但能精確預測各因素影響程度的模型,目前尚未建立。
- 關於淋濕與風組合造成的熱量流失,依衣物種類精確量化的研究,目前仍在進行中。 實際登山用服裝或工作服會造成多大差異,仍需要各種條件下實測數據的累積。
- 關於現場最安全的復溫方法,專家之間仍有爭論。 特別是在中度以上的失溫症,有人指出急速加溫反而可能對心臟造成負擔,最佳的處置流程目前仍是研究對象。
與教科書的連結(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・熱的傳遞方式(傳導・對流) | 水與空氣傳熱容易程度不同的基本概念 |
| 高中 | 物理基礎・熱與溫度 | 用公式驗證①②③的整體計算 |
| 高中+ | 物理・熱的傳遞、氣象學的體感溫度 | 邊界層與風造成對流加速 |
| 大學 | 生理學・急救醫學 | 血管收縮、顫抖產熱、體溫調節機制 |
| 研究 | 急救醫學・運動科學(研究中) | 個人差異的預測模型、依衣物實測、復溫方法的最佳化 |
| ― | 防災・戶外安全教育 | 顫抖停止的意義、保暖方法、撥打119的判斷標準 |
- 日本救急医学会(日本急救醫學會)及登山相關團體,關於失溫症症狀與應對的解說資料。
- 物理・工程學教科書中,關於熱傳導率、熱傳導基礎的一般性記述(包含水・空氣熱傳導率的代表值)。
- 気象庁(日本氣象廳),關於體感溫度、風速與氣溫關係的解說資料。
- 生理學教科書中,關於體溫調節(血管收縮・顫抖產熱)的一般性記述。
※ 熱傳導率、溫度、時間等數值,是為了理解機制而設的概算・假設值。實際的體溫變化,會因衣物、體格、活動量等許多因素而有很大差異。
※本文為一般大眾的科普解說。有關身體狀況或健康的判斷,以及實際的急救應對,請遵從醫師等專業人員及消防・救援機構的指示。文中所列數值,為了理解機制而設的概算・假設值。