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给孩子最好的科学教育

夏天要穿什么颜色的衣服才比较凉快？黑的，还是白的？

好吧，支持穿白的人会说，白色反射白光，白光实际上就是所有可见光的综合，所以穿白色可以反射所有光线，这样不是凉快吗？

当然，也有人是黑衣服派的。

这些人拿出的是经过几千年考验的实证证据——在北非那么热的沙漠地区，住在那里的贝都因人就喜欢穿黑衣服，他们总不会为难自己吧。

约旦瓦地伦沙漠的贝都因人

@Victoria Thorsen

还有，寒冷地区的人和动物通常颜色较浅，而炎热的赤道地区的人的皮肤却更黑，这难道不是对当地气温的一种适应吗？

再说，太空里这么冷，宇航员的宇航服却是白色的，这也能说明白衣服不一定凉快吧。

两边好像各自都有道理。这个问题到底点解？

关键概念

热辐射，烟囱效应

材料和操作

一个凸透镜（放大镜）

不同颜色的气球（最好包括白色和黑色的）

实验操作很简单，先把不同颜色的气球吹起来，然后用放大镜对着它们照射，光点要控制得比较小，因为那是凸透镜焦点所在。

你会观察到这样的现象——

@Steve Sprangler

黑色的气球很快就炸了，白色的却不容易炸。

原理

气球通常是用乳胶、橡胶等材料制作的。这些材料是一些长链的聚合物，可以拉伸。但是在加热的情况下，这些材料会收缩（你可以用火烤一下橡皮筋，看看橡皮筋是不是皱起来了），如果是吹鼓的气球，那么就会因此破掉。

（如果你想深入了解加热为什么会使材料收缩，实际上拉伸后，聚合物材料变得更为有序，熵降低；反之，皱起来的聚合物的熵更高。）

被太阳烤了以后，谁先破，那么谁的加热速度就更快。黑色的气球很快就炸了，白色的却不容易炸。显然，这说明黑色的材料容易吸热。

美国东南路易斯安那大学的美国物理学副教授 Rhett Allain 也做了一个类似的实验。他用红外摄像机拍摄了不同颜色的T恤在阳光下的红外辐射情况。

不同颜色的T恤在红外摄像机下的温度。颜色越白，温度越高。

@Rhett Allain

先介绍一下红外摄像机的原理。

所有物体都会散发光，或者说电磁辐射。一些特别热的物体，比如白织灯散发出来的电磁辐射正好落入可见光的范围，因此可以被人的肉眼发觉。

但是大多数物体发射出的电磁辐射在可见光范围之外，而能落入红外线的区域，因此无法被人眼看到，但能被红外摄像机捕捉。红外摄像机能够检测红外辐射的强度，进而推算出物体的温度。

那么，把不同颜色的T恤挂在太阳下，黑T恤和白T恤谁更热呢？

根据红外摄像机测算，黑T恤的温度是55摄氏度，白T恤的温度是44摄氏度，两者差了11摄氏度。这说明黑色更容易吸热，这和我们刚才做的实验结果一致。

所以问题是不是解决了，为了让接触衣服的皮肤感觉不热，应该穿白色的比较好，对吗？

图片右边黑色的东西是聚酯薄膜，它在红外摄像机下的温度极低。

@Rhett Allain

且慢，如果要看温度，聚酯薄膜在红外摄像机下温度极低。这种材料，看起来非常凉快啊，所以为什么我们夏天不用聚酯薄膜做衣服呢？

聚酯薄膜

而且，白色虽然不容易吸热，能够发射太阳的热量，可是白色还会反射来自身体的热辐射呀。穿着白色的衣服，身体的热量可能更不容易散发出去。

到底应该穿白还是穿黑这事儿也是科学家关心的话题。早在1980年，以色列特拉维夫大学的研究者就在《自然》上发表文章，深入探讨了穿白还是穿黑的问题。

他们找到的答案令人出乎意料。

这些研究者在死海附近的沙漠以及48摄氏度的实验室里对比了贝都因人的黑衣服、同样材质的白衣服、军用服装，以及短袖短裤。

以色列特拉维夫大学的研究者发现，虽然贝都因人的黑色长褂表面温度比同款的白色长褂高6摄氏度，但衣服下面的空气温度，以及体表温度没有差别。

@DOI:10.1038/283373a0

结果呢，黑衣服净吸收的热辐射热量是白衣服的3倍。在48摄氏度的室温下，黑衣服表面的温度的确比白衣服要高6摄氏度。但是两种颜色的衣服下面的空气温度差不多，都是38摄氏度，而人体体表温度均为33摄氏度。

另外，虽然黑衣服的确更容易吸收热量，但是穿黑衣服的人的各项热指标，比如蒸发散热、热储存、代谢产热并不比白衣服的人高。

也就是说，虽然黑衣服表面温度比白衣服高很多，但是穿着它们并不会让人觉得更炎热。

这可以由烟囱效应（chimney effect）解释——衣服和皮肤之间就像一个烟囱，黑色的衣服有助于这个烟囱里的气流上升，帮助身体降温。

因此，这些研究人员认为，穿白穿黑在沙漠地区的体感温度差不多，但是因为穿黑更为透气（黑衣服的对流更好），因此在沙漠地区穿黑更舒适。

最后，在这个研究比较的四种服装里，短袖短裤是最不适合沙漠的服装，穿短袖短裤的人体净吸收的热量比黑衣服和白衣服要多30%。这就是没有沙漠居民穿短褂的原因。

这些以色列科学家还指出，不但贝都因人喜欢穿黑衣服，连他们的羊都常常是黑色的。原来，和黑毛相比，牛羊还有鸽子的白色毛发能够让更多短波辐射到达皮肤，因此白色的鸽子和牛羊的皮肤实际上吸收了更多的热量。

通过这些实验我们可以得到一个结论，在炎热而干燥的地方，如果你穿的衣服比较贴身，而且是短款，建议选择白色；如果你的衣服又长又宽松，类似于贝都因人的服装，那么建议选择黑色的衣服，那样走路带风，比较透气。

不过，如果你所在地区闷热潮湿，衣服容易贴在身体上，当然要选浅色的才不热咯。

什么？你说不穿比较凉快？小声提醒一句，济南、天津等地已经开始用罚款的手段整治“北京比基尼”——光膀子露肚子的行为了哦。

来源: 把科学带回家