人类假设不穿衣服，呆在零下四十度的环境，能依靠自身热量存活吗？

源济

人类假设不穿衣服，呆在零下四十度的环境，能依靠自身热量存活吗？

作者 / 瞻云

-40℃，裸奔的存活极限是 3~4 个小时。

受限于代谢能力，运动状态，环境风速等情况，存活时间 4~260 分钟不等，跨度很大。

静态无风均值，30 分钟
静态有风均值，10 分钟
动态无风均值，2.5 小时
动态有风均值，30 分钟
卧于地面，死亡时间 5 分钟内
卧于冰面，死亡时间 1 分钟内

人体散热过程，满足热量平衡。

人体与环境的能量交换主要有：热辐射、机械功、空气对流散热、呼吸以及皮肤汗液蒸发散热。

我们先来计算，题主在 -40℃，裸露状态的热辐射。

根据斯特藩 - 玻尔兹曼定律，物体对外的辐射通量（单位面积对外的辐射功率）为：

为辐射系数，

为斯特藩 - 玻尔兹曼常量，取值

，

为热力学温度。

人体可以近似地看做黑体辐射，

取值为 1，人体损失的辐射热量，等于向外热辐射减去接受到的热辐射，即：

为人体表面积，根据许文生氏公式：

170cm，60kg 男子的表面积为：

。

已知人体皮肤温度为 33℃，那么题主在 -40℃裸露状态的热辐射功率为：

接下来计算空气对流散热。

人体向空气热传递，主要通过对流散热。

静止情况下时，为自然对流散热。

查证，空气对人体的自然对流系数：

^[1]

-40℃时，

根据，牛顿冷却定律，

，A 表面积。

人体自然对流散热功率为：

接下来计算，呼吸时，对外损失的热量。

查证得，人体呼吸热量损失功率：

^[2]

其中

为新陈代谢总功率（人体热量消耗，全部来源于新陈代谢，呼吸散热和新陈代谢正相关）。

为空气湿度，

为饱和水蒸气分压。

由于 -40℃下，空气干燥，水蒸气分压极低，

可近似看做零。

那么

可以看出，相对于热辐射，以及对流热传导，呼吸损失的热量占比很低。

至于皮肤水分蒸发的散热。

因为 -40℃下，水分蒸发缓慢，相对于其它因素散热比率极低，此处忽略不计。

最后再来看看人体能够产生的热量总功率。

查得，安静站立的状态下，人体新陈代谢率为

低温状态下，人体新陈代谢会提升

%。

可得，-40℃下，人体新陈代谢总功率为：

也就是说，人体单位时间损失的热量高达

。

人体核心温度 32℃以下，会死亡。

实际冻死之前，其它部位的温度已经远远低于 32℃。所以平均温度，当比 30℃稍低。可以近似地看作，人体平均温度降低了 10℃。

人体比热容与水相当，那么，冻死前损失热量为：

冻死的时间为：

，即站立状态下，在 -40℃，无风状态下，45 分钟即被冻死。

• 当然，这里的极限也是壮年男性的，女性应该 30 分钟左右。新陈代谢低下的群体，可能低至 15 分钟。

卧地情况，又如何呢？

地面导热系数是空气的 20 倍左右，冰的导热系数约空气的 100 倍。倒地不动的情况下，新陈代谢功率仅

左右，与地面有约 1/3 的身体接触面积。

可大致计算得出，倒在无冰地面，死亡时间为 4 分钟以内。

倒在冰面上，死亡时间为 46 秒。

• 注意，冰和雪有本质区别。雪的热传系数，只有冰的 7 分之一，新雪甚至低至冰的 12 分之一。哪怕化成水，热传也是冰的四分之一。

由此可见，在 -40℃醉酒倒地，生还希望仅仅在两三分钟之内。

接下来计算运动的情况。

自然行走状态下，人体的新陈代谢会翻倍，存活时间可提升到 1 个半小时。

负荷快步（爬坡或负重）行走，又不至于产生过快风速时，新城代谢最高可比静止状态下，提升 5 倍左右。

可得在 -40℃下，负荷快走时，存活的极限时间可达 3~4 小时左右，平均时间 2~3 小时，代谢低下者，熬不过 1 小时。

虽然跑步可能进一步提升新陈代谢，但无论过多的汗液，还是更强的空气对流，都可能造成更多热量损失。延长存活的效果，实际反而不如快走的状态。

• 其实不仅仅是 -40℃，在任何低温环境下，想要求生，最好都不要让自己停下来。

当然如果遇到强风，情况则有两种情况。

如果正好和目的地是顺风，那就使劲儿的狂奔吧。狂奔速度恰好和风速想当时，那就算无比幸运了，有一定可能性能跑几个小时（前提是耐力足够），并最后获救。

如果是逆风，空气对流系数可高达

，是自然对流的 5~25 倍。

那么，即便在是静止站立在 -40℃狂风下，冻死的时间，也会快到 4 分钟。

即便是高代谢着，运动状态下，也活不过 20 分钟。

• 如果冷风灌进呼吸道，则而可能直接造成呼吸道受损，加速死亡。

总的来说，受限于代谢能力，运动状态，环境风速等情况，存活时间 4~260 分钟不等，跨度很大。

静态无风均值，30 分钟
静态有风均值，10 分钟
动态无风均值，2.5 小时
动态有风均值，30 分钟
卧于地面，死亡时间 5 分钟内
卧于冰面，死亡时间 1 分钟内

那么，靠运动发热，可能一直存活下去的，最低温度极限是多少呢？

大约是 0~10℃。

0℃时，人体热辐射功率为 300W，对流散热功率近 200W，总散热功率约 500W 出头。

对于高脂肪、大体重型选手，一定运动状态下是容易达到这个功率的。

10℃时，人体热辐射功率为 220W，对流散热功率为 120W 左右，340W 总功率，正常人进行一定强度的劳作（低于打羽毛球的热功率），便可能达到这个功率。

当然，对于素质强悍的寒带民族，有一定可能性达到 -5℃，对于体质差的 10℃出头也是可能冻死的。

对于普通人而言，裸体休闲散步，恰好能热平衡的温度，大约是 20℃。（对于新陈代谢高的人，坐在那里都没事儿）

总之，人体能够长期裸奔的温度为 0~10℃，温度上下限由胖瘦和新陈代谢能力所决定。

裸奔者，一天需要摄入的热量为：

也即 7000~10000 千卡，是普通男性正常能量摄入的 3~4 倍。

人体是否长期存活在低温环境，与新陈代谢极限有关，而非仅仅提高热量摄入就能办到的。