Ученые ASU обнаружили скрытый фактор, снижающий эффективность потоотделения в жару

Фото из открытых источников

Исследователи Аризонского государственного университета обнаружили физический механизм, который может существенно снижать эффективность охлаждения тела потом в жаркой, сухой и почти безветренной среде. По данным команды ASU, при определённых условиях потоки воздуха у поверхности кожи могут компенсировать друг друга и ограничивать испарение влаги.

Исследование опубликовано 19 августа 2026 года в журнале Science Advances. Учёные использовали потеющий манекен ANDI с датчиками по всему телу и системой, имитирующей выделение пота, а также компьютерные модели для оценки теплообмена.

Влажность меняет движение воздуха у кожи

Охлаждение за счёт пота происходит при его испарении: вода превращается в водяной пар и забирает тепло с поверхности тела. Движение воздуха обычно ускоряет этот процесс, однако исследователи сосредоточились на менее очевидном факторе — изменении плавучести воздуха рядом с кожей из-за температуры и влажности.

Если окружающий воздух горячее кожи, расположенный непосредственно возле неё воздух охлаждается, становится плотнее и опускается. Одновременно испарение пота повышает влажность этого слоя, а влажный воздух легче сухого и стремится подниматься. При определённых сочетаниях температуры и влажности два противоположных движения могут компенсировать друг друга.

В экспериментах такой эффект проявлялся при температуре около 105 градусов по Фаренгейту, или примерно 41 градуса Цельсия, при низкой влажности и отсутствии ветра. В этих условиях движение воздуха возле кожи могло практически остановиться, что ограничивало испарение пота и увеличивало накопление тепла.

Модели теплового баланса могут недооценивать перегрев

По оценке исследователей, традиционные модели теплового баланса человека не учитывают в полной мере влияние плавучести, связанной с влажностью. В компьютерном моделировании игнорирование этого фактора приводило к недооценке повышения температуры тела почти на 2 градуса по Фаренгейту после двух часов теплового воздействия в неподвижном воздухе.

«Оказывается, влияние огромное. Он может изменить количество пота, испарённого с вашей кожи, более чем на 50 процентов», — сказал доцент инженерного факультета ASU Конрад Рыкачевски.

По словам Рыкачевски, эффект особенно важен для мест с очень слабым движением воздуха. Среди таких условий он назвал палатки, частично закрытые строительные площадки и недостроенные здания.

Исследование проводили с помощью потеющего манекена

Вместо экспериментов на людях в экстремальной жаре команда использовала ANDI — специально созданный манекен, оснащённый датчиками для измерения поступления и потери тепла. Поверхность манекена имеет поры, через которые выделяется искусственный пот в ответ на нагрев.

Исследователи провели десятки физических экспериментов с ANDI, разработали его компьютерную модель и выполнили около 100 симуляций потоотделения в различных условиях. Модель учитывала несколько одновременно действующих механизмов теплопередачи.

Рыкачевски отметил, что отделение отдельных путей теплообмена, их вычислительное воспроизведение и последующее объединение в единую модель потребовали значительного объёма работы. Исследование выполняла междисциплинарная команда ASU, объединившая инженерный и физиологический подходы.

Учёные продолжают изучать поведение пота на коже

Новая работа продолжает исследования команды ASU, посвящённые физике потоотделения. В предыдущих экспериментах учёные наблюдали за тем, как пот распространяется по коже добровольцев. Сначала он насыщал внешний слой кожи, затем скапливался вокруг потовых пор и постепенно формировал тонкую связанную плёнку на поверхности.

После испарения первой порции пота на коже оставался небольшой солевой след. При последующем нагревании этот остаток помогал новой влаге быстрее распространяться по поверхности, минуя первоначальный этап объединения капель. По мнению исследователей, тонкая плёнка может увеличивать площадь контакта пота с воздухом и влиять на эффективность испарения.

Команда также изучает, почему в одних случаях пот остаётся на коже и испаряется, а в других стекает с поверхности до испарения. Отдельное направление исследований связано с взаимодействием кожи, пота и материалов одежды. Учёные рассматривают возможность использования этих данных при разработке одежды, которая улучшает испарительное охлаждение.