冬天的日照處為什麼比氣溫暖和得多？
― 低低的冬日陽光，送到身上的熱量將近是身體自己產熱的2倍
天氣預報說氣溫10度，可是站在沒有風的日照處，暖得讓人想脫掉外套。這種暖意不是錯覺。陽光幾乎不加熱空氣就穿過去，直接把你的身體曬熱。而且冬天的太陽很低，比夏天更能正面照在站立的身體上。
11月的晴天午休。走在建築物的陰影裡，手指冷得發僵。
可是一坐到有陽光的長椅上，背部就慢慢暖了起來。窗邊的貓咪也在日照處瞇著眼睛。
日照處和陰影處只差幾步路。空氣的溫度應該差不多，為什麼感覺差這麼多呢？
日照處暖和的原因，只有兩個
空氣幾乎不吸收太陽光。光穿過冷空氣，照到衣服和皮膚時，才第一次變成熱。
夏天的太陽接近頭頂，只會斜斜地照在站立的身體上。冬天的太陽很低，身體的正面就能接住光。
這兩件事加在一起，冬天的日照處從外面送來的熱量，會接近甚至超過身體自己產生的熱量。我們一個一個來看。
氣溫，是特意在「陰影處」量的
天氣預報的氣溫，是在照不到陽光的地方量的空氣溫度。氣象站會把溫度計放進能擋住陽光、又通風良好的箱子裡，在離地約1.5公尺的高度測量。
特意避開陽光，是因為溫度計一被曬到，溫度計本身就會變熱。空氣幾乎不吸收光，所以日照處的空氣溫度也不太會上升。也就是說，「氣溫10度」原本就沒有把站在日照處的你所接收到的熱算進去。
晴天時，面向太陽的表面，每平方公尺大約會收到800瓦的陽光。這些光大部分沒有加熱空氣，就直接送到地面。
冬天的太陽，就是因為低，才對身體有效
東京正午的太陽高度，夏至前後約78度，11月上旬約38度，冬至前後約31度。冬天的太陽走在比夏天低得多的天空。
請看圖1。光越是垂直照在表面上，送來的能量就越多。對地面這種「橫向的面」來說，高高的夏日太陽最有效。但對站立身體這種「直立的面」來說，情況正好相反：低低的冬日太陽才會正面照過來。
以11月上旬正午、太陽高度38度來算，站立身體的正面每平方公尺大約收到630瓦。再乘上成人從正面看的面積，以及衣服吸收光的比例，身體收到的熱約為180瓦。
靜靜坐著的成人，自己產生的熱約為100瓦。也就是說，冬天的日照處從外面送來的熱，將近是它的2倍，就像身邊多了另一個人一樣暖。同樣的計算換成夏至正午，送到身體正面的熱會降到約46瓦。夏天的陽光多半曬在頭和肩膀上，很少照到身體正面，就是這個緣故。
小春日和指的是晚秋到初冬之間，溫暖又平穩的晴天。「小春」是舊曆10月（相當於現在的11月前後）的另一種稱呼。風小是這種暖意的條件，一吹風，身體表面被曬暖的空氣就會馬上被帶走。同樣的陽光下，大樓背風處或圍牆內側的「日照角落」特別暖和，也是這個緣故。
白色衣服會把大部分陽光反射掉，黑色系的衣服則吸收大部分陽光。冬天在日照處穿深色外套，背部很快就暖起來，就是這個緣故。貓和鳥在日照處把毛或羽毛蓬起來，也被認為是在增加接收光的面積，以及能保存熱量的空氣層。
總結
氣溫是在陰影處量的空氣溫度，並沒有把日照處身體收到的熱算進去。陽光幾乎不加熱空氣就穿過去，照到身體才第一次變成熱。而且冬天低低的太陽，會正面照在站立的身體上。沒有風的冬天日照處之所以比氣溫的數字暖和得多，就是這兩件事加在一起的結果。
冬天的日照處，是靠光而不是靠空氣變暖的地方。
低低的太陽，對站著的你比對地面更有力。
營火的熱只傳到臉上，也是同樣「靠光傳熱」的原理。詳情請看烤營火時，為什麼只有臉很燙，背卻還是冷的？。太陽高度隨季節改變的原因，請看為什麼會有季節？；整個地球收到的陽光量，則在照到地球的太陽光，有多少能量？中說明。
- 在晴天準備兩支相同的溫度計。一支放在陰影處，另一支放在日照處的黑布上。
- 等10分鐘左右，比較兩支的刻度。放在日照處黑布上的溫度計，應該會比陰影處升高很多。
- 接著用扇子對日照處的溫度計搧風。如果刻度開始下降，就表示風把熱帶走了。
日照處的溫度計顯示的不是空氣的溫度，而是「受到光照的物體的溫度」。氣象站為什麼要把溫度計放在陰影下使用，做這個實驗也能親身體會。
想知道更多的人 ― 術語、算式與課本的關聯從國中理化到大學專業課程，清楚標示每一段屬於哪個程度
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「物理」「地球科學」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會學到、大學專業課程（傳熱工程、氣象學、建築環境工程）的內容
- 研究連大學也不當作「定論」來教、目前研究者還在探究的話題
國中術語：這個現象是有名字的
- 輻射：熱不透過空氣等物質，而是以光（電磁波）的形式直接傳送的方式。太陽的熱和營火的熱，都是以這種形式送來。
- 日射：從太陽送到地面的光能量。以每平方公尺多少瓦來表示。
- 正午太陽高度：太陽到達正南方時（一天中最高的時候），與地平線的夾角。夏天高、冬天低。
國中高中用算式驗證：冬天的日照處，身體收到多少熱
估算11月上旬東京正午（太陽高度38度），面向太陽站立的成人所收到的熱。
| 用符號寫 | P ＝ a × S × A × cos h |
| 用文字寫 | 身體收到的熱 ＝ 吸收比例 × 正面朝向太陽的面所收到的陽光 × 身體正面的面積 × 太陽高度的餘弦 |
| 這個式子從哪裡來 | 光能量守恆。同樣粗細的一束光斜照在表面上，會薄薄地攤在更大的面積上。在直立的面上，收到的強度會依太陽高度的餘弦（cos）比例減少 |
| P | 身體收到的熱（單位為瓦） |
| a | 衣服和皮膚吸收光的比例（0〜1） |
| S | 正面朝向太陽的面所收到的陽光強度（瓦每平方公尺） |
| A | 從正面看身體的面積（平方公尺） |
| h | 太陽高度（與地平線的夾角） |
| 晴天時，正面朝向太陽的面所收到的陽光 S | 據說約為 800 瓦每平方公尺 |
| 11月上旬東京的正午太陽高度 h 與其餘弦 | 約38度。cos 38度 約為 0.788 |
| 成人從正面看的身體面積 A | 約 0.4 平方公尺（參考值） |
| 深色衣服吸收光的比例 a | 約 0.7（參考值） |
| 靜止的成人產生的熱 | 據說約為 100 瓦 |
| 直立面收到的陽光（每平方公尺） | 800 × 0.788 ≒ 630 瓦 |
| 整個身體正面收到的陽光 | 630 × 0.4 ＝ 252 瓦 |
| 其中身體吸收的熱 P | 252 × 0.7 ≒ 176 瓦 |
| 與身體自己產生的熱的比 | 176 ÷ 100 ≒ 1.8 倍 |
| 比較看看：夏至正午（高度78度，cos 約為 0.208） | 800 × 0.208 ≒ 166 瓦 |
| 把面積和吸收比例合起來的係數 | 0.4 × 0.7 ＝ 0.28 |
| 夏至時整個身體正面吸收的熱 | 166 × 0.28 ≒ 46 瓦 |
冬天的日照處，身體收到的熱約為176瓦，是身體自己產熱的約1.8倍，相當於多了另一個人的體熱。同樣的陽光強度，夏至正午身體正面只收到約46瓦。光是太陽高度不同，就造成季節間將近4倍的差距。
高中高中＋空氣不會被陽光加熱的原因
高中太陽光幾乎都是可見光和近紅外線。空氣的主要成分氮和氧，幾乎不吸收這個波長的光。所以陽光會穿過大氣，照到地面或身體才第一次變成熱。空氣變暖，主要是因為從下方接觸到被曬熱的地面。
高中＋人感受到的暖意，不只由氣溫決定，還取決於周圍牆壁和天空送來的輻射、日射、風速與濕度。在建築和氣象領域，會使用把周圍送來的輻射合起來用單一溫度表示的「平均輻射溫度」，以及結合氣溫的「作用溫度」等指標。冬天的日照處，是氣溫低、平均輻射溫度卻高得多的地方。
大學輻射傳熱與日射量的計算
地面上的日射，可分成從太陽直接射來的「直達日射」，以及在天空中散射後才到達的「散射日射」。傾斜面收到的直達日射，要乘上入射角的餘弦來求（朗伯餘弦定律）。人體收到的日射，則由身體朝向與太陽方向求出「投影面積率」來計算。從身體散失的熱，被視為由史蒂芬‧波茲曼定律表示的輻射，與強烈受風速影響的對流熱傳遞兩者之和。
📖 算式的推導與更進一步的內容：太陽輻射（維基百科） ／ 朗伯餘弦定律（維基百科）
研究目前還不清楚的事
- 用單一數字表示「暖意」的方法。 結合氣溫、日射、風、濕度與穿著的體感指標，已有許多提案，包括國際通用的指標。在戶外日照處，哪一種最符合人的感受，至今仍在比較中。
- 黑色衣服和白色衣服，到底哪個比較暖。 黑色衣服吸收較多光，但熱是在衣服表面產生的。有風時，這些熱可能還沒傳到皮膚就被帶走，有報告指出視條件而定，差異可能變小。
- 動物曬太陽的決定方式。 蜥蜴和蝴蝶據說會改變身體朝向或翅膀角度來調節收到的陽光。牠們憑什麼線索決定何時、以什麼角度曬太陽，目前仍依物種逐一研究中。
換句話說，這篇文章的內容也只是「就目前所知範圍內的說明」。這裡使用的面積和吸收比例是參考值，依體型、衣服顏色與姿勢不同，會有數成的變動。
與課本的關聯（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 本文的哪一部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化「熱的傳遞方式」「太陽的正午高度與季節」 | 輻射、夏天與冬天的太陽高度 |
| 高中 | 物理「熱與能量」、地球科學「大氣的熱收支」 | 陽光穿過空氣的原因 |
| 高中＋ | 環境與人體的熱交換（進階） | 平均輻射溫度、作用溫度 |
| 大學 | 傳熱工程、氣象學、建築環境工程 | 直達日射與散射日射、餘弦定律、輻射與對流 |
| 研究 | 戶外熱舒適性、生物的體溫調節 | 體感指標、衣服顏色、動物曬太陽 |
| ― | 與生活的關聯 | 冬天曬太陽、挑選日照角落、外套顏色 |
- 小春日和（維基百科）
- 太陽輻射（維基百科）
- 氣象廳（気象庁）《氣象觀測指南（気象観測の手引き）》（氣溫的觀測方法）
- 國立天文台（国立天文台）編《理科年表》丸善出版（日射量、太陽的正午高度）
- 日本建築學會（日本建築学会）編《建築環境工學用教材 環境編（建築環境工学用教材 環境編）》丸善出版（平均輻射溫度、作用溫度）
※本文是為一般讀者寫的科學解說。文中的數值是為了幫助理解原理的參考值與概算。身體收到的熱，會因體型、穿著、姿勢和天空狀態而有很大的變化。