有效天空温度

有效天空温度亦称“实感温度”，是在人类卫生学中根据气温、气湿、气流三个主要温热因素对人综合作用时，人的主观感觉制定出的一个指标。

但一些气候生理学家，以空气干球温度和湿球温度对动物热调节(根据直肠温度变化)的相对重要性，分别乘以不同系数所得结果，称为“有效温度”，其计算公式分别如下：

人：

牛：

猪：

鸡：

式中：

例如干球30℃，湿球25℃，对人、牛、猪和鸡的有效温度分别为25.75、26.75、28.25和28.75℃。可见皮肤蒸发能力较强的人和动物，湿球温度较干球温度为重要；皮肤蒸发能力较弱的，干球温度较湿球温度为重要。此外，在湿度适宜(相对湿度50%～60%)、没有强制对流散热、环境平均辐射温度等于空气温度的条件下，空气温度亦被称为有效温度或标准环境温度，应加以区别。 2100433B

到达地球表面的太阳辐射是短波辐射。如果我们用地表接收的太阳辐射总量减去被云层、大气颗粒和地表所反射的辐射量，那么剩下的就是地表所吸收的辐射量；接着再从地表吸收的辐射量中减去被地表反射回空中的长波辐射，那么剩下的就是使地表温度升高所需的太阳辐射。地表温度可以通过太阳常数被计算出来。我们用这种方法可以推算出全球的地表平均温度。这一温度被称为有效温度，其数值大约是1.4°F（-17℃），其中赤道地区和两极地区的温度会高于或低于这一数值。

应该说这只是从理论上对全球地表平均温度的推算，实际情况并非如此，否则地球就会永远处于冰期。地球表面的平均温度是59°F（15℃），比有效温度高出57.6°F（32℃）。导致地表实际平均温度与有效温度之间差异的原因在于地表所反射的长波辐射不是被直接反射回太空而是被大气层吸收了。大气层中吸收长波辐射的不是氧等主要成分，而是水蒸气和其他一些微量成分。它们吸收长波辐射后大气温度上升，而大气温度上升后又将热量向四周辐射。其中一部分热量进入太空，另一部分热量则又回到地表并被地表吸收，因此地表实际平均温度高于有效温度。

有效温度是恒星依据斯蒂凡-玻尔兹曼定律

我们的太阳，有效温度是5780K。实际上恒星的温度是由核心向大气层逐渐降低的，太阳的核心温度－太阳中心进行核聚变区域的温度－大约是15,000,000K。

恒星的色指数显示从非常低温－以恒星的标准而言－的恒星辐射是以红外线为主的红色M型恒星到辐射出大量紫外线的蓝色高温恒星，有效温度能显示出每颗恒星的单位面积辐射出来的热能。从最温暖的到最低温的表面依序是O、B、A、F、G、K、和M，也就是所知道的恒星分类。

一颗红色的恒星可能是微小的红矮星，表面积小并只能发出微弱的能量，或是膨胀的巨星甚至是超巨星，像是心宿二（心大星）或参宿四，虽然两者的单位面积辐射的能量都很低，但因为有巨大的表面积而能放出巨大的能量。光谱类型在中间的恒星，像是大小适中的太阳或是巨星的五车二，单位面积虽然能辐射出比红矮星或膨胀的超巨星多的能量，但是仍然比白色或蓝色的织女星或参宿七要少。

行星

行星的有效温度可以经由计算吸收的能量和以黑体辐射能量所对应的温度T。

在这种情况下，变量是恒星的距离D和发光度L。

假设恒星的辐射是各向同性而且行星的距离够远，行星所吸收的能量与行星圆盘的半径r，在恒星延伸到距离为D的半径上所能拦截到的能量。我们也允许行星反射一些入射的能量，并将之合并为一个称为反照率的参数。反照率为1意味着所有的辐射都被反射掉，反照率为0则表示全部都被吸收。吸收的能力被表示如下式：

接下来，我们要假设整个行星有着相同的温度T，并且行星的辐射是黑体辐射。行星辐射能量的型式可以表示为：

这两个方程式是相等的，经过重新整理之后，可以得到有效温度的表示为：

注意，在最后的方程式中，行星的半径已经不存在了。

木星的有效温度是112K，飞马座51b是1258K。但实际的温度与反照率、大气层和内热有关，从光谱分析得到HD 209458 b的实际温度是1130K，而黑体的温度是1359K。木星的内热则使实际的温度上升了40至152K。2100433B

标准有效温度SET在新有效温度ET*主要内容的基础上，综合考虑了不同的衣服热阻和活动水平两个人体因素，又使新有效温度的定义有了进一步扩展。另外的一个不同于早期有效温度的进步是，标准有效温度是通过对传热的物理过程分析而得到的，早期的有效温度指标属于经验推导得出的指标，是从主观评价推导而出的。众所周知，合理的舒适指标往往是把环境变量通过某种方式组合起来，使人们在这个指标值下经历着一种同样的特殊热状态。接下来需要考虑的问题就是如何定义这一热状态。

标准有效温度的核心是提出了利用平均皮肤温度和皮肤湿润度相结合来描述人的热状态的一种方法。在一定的可调节范围内，人体能够通过排汗，使热损失量等于新陈代谢自由能产热量。在其他变量保持不变的情况下，即使空气湿度发生变化，排汗量也是不变的。这是由于当新陈代谢产热量和显热损失保持不变时，人体为了保持热平衡所以排汗量不会改变。但是，人体热感觉随湿度增加而感到更暖和、排汗更多。经过研究，Gagge等人提出将皮肤湿润度用作标准有效温度的指标，预测人体的不舒适感。

皮肤湿度w是皮肤实际蒸发热损失与在相同环境下可能出现的最大蒸发热损失的比值，w的值越接近1，皮肤表面越接近完全湿润。当w较小时的排汗量比w较大时的排汗量高，皮肤湿度的大小不能决定人的排汗能力，对应的是人的排汗感觉和热的不舒适感。

平均皮肤温度t是决定热损失的另一项重要参数，将其包括在标准有效温度中是非常必要的。随周围空气温度的变化，皮肤温度在人体蒸发调节区域内缓慢变化。在人体感觉凉爽的区域内，血管开始收缩，皮肤温度和周围空气温度关系更密切。因此皮肤温度也是热感觉的一个预测指标之一。

在确定了标准有效温度中包含的两个生理指标后，将标准有效温度定义如下：某个环境温度下，空气温度与平均辐射温度相等，相对湿度为50%，且空气静止。若在该环境中身着标准热阻服装的人，与其在实际环境中身穿着某个服装热阻条件下有相同的皮肤湿润度和平均皮肤温度，则视为具有相同的热损失，称这样的标准环境的温度为此时实际环境的标准有效温度SET。实际环境和标准环境下活动量相同，则判定标准服装热阻为活动量的函数。人总是需要一段时间适应新的热环境，大约在1h之后才会处于热平衡状态，不能迅速达到平衡的环境中。

确定某一状态下的标准有效温度值首先要求出一个人的皮肤湿润度w和皮肤温度t，然后再求出如产生相同皮肤湿润度w和皮肤温度t的标准环境温度值。皮肤温度skt和皮肤湿润度w一般利用Gagge的二节点体温调节数学模型即可求出。

对标准有效温度最初的设计动机仅仅是用来预测人体排汗时的不舒适感，但经过深入研究，研究者发现，现有的标准有效温度的适用范围有了极大的扩展。它能用来应付各式服装衣着条件、不同活动量和环境变量的情况。由于较旧指标ET只能应付坐着活动的情况，不适用于其他的活动形式，因而未能得到广泛的应用。计算机的帮助使得计算皮肤温度和皮肤湿润度而最终求得有效温度的过程变得更简单方便。2100433B