Правда ли, что до 80% тепла уходит через голову?

Многие объясняют необходимость носить шапку в холодное время года тем, что большинство тепла уходит именно через голову. Мы решили проверить, подтверждается ли такое опасение научными данными.

Считается, что большинство тепла из человеческого тела уходит именно через голову, поэтому так важно в холодную погоду носить шапку. Об этом пишут в блогах, социальных сетях и СМИ. Размещают такую информацию и официальные учреждения, например «Центр общественного здоровья и медицинской профилактики» Свердловской области и Южно-Уральский государственный аграрный университет. Объясняют это обычно тем, что тепло всегда поднимается вверх.

Теплообмен — это физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему. Если говорить о живых организмах, их способность поддерживать свою температуру тела даже при отличающейся температуре внешней среды называется терморегуляцией. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Этот отдел мозга управляет самыми важными для терморегуляции органами — надпочечниками и щитовидной железой. Те, в свою очередь, вырабатывают гормоны, ускоряющие обмен веществ, и таким образом усиливается теплообразование. 

В целом теплообмен человека зависит от ряда факторов — физических (форма и размер тела) и физиологических (кровоток, потоотделение, оволосение). Разберёмся с каждым из них.

Тепло быстрее теряют большие по площади поверхности. С плоской, но большой поверхности тепло уходит значительно быстрее, чем с объёмной, например сферической. Так как голова имеет шарообразную форму (фигуры с наименьшим соотношением площади поверхности к объёму), теплообмен будет не таким интенсивным, как в случае с более плоскими частями человеческого тела, например кистями или ступнями.

Кровоснабжение головы, действительно, крайне активное, поэтому даже небольшая травма в этой области влечёт за собой значительное кровотечение. Однако сосуды головы и лица не очень выраженно реагируют на повышение и понижение температуры. В 1993 году канадские учёные с помощью допплерографии изучали, как изменяется кровоток в этих сосудах при гипо- и гипертермии. При охлаждении, которого достигали, помещая испытуемых в воду температурой +21,5 °C, кровоток лица и головы у добровольцев почти не изменялся, а вот в воде температурой +35 °C скорость кровотока увеличилась значительно — в три-девять раз. С точки зрения изменения скорости кровотока в зависимости от температуры ступни и кисти оказались самыми быстро реагирующими, соответственно, быстро нагревающимися и быстро остывающими.

Следующий параметр — потоотделение. С помощью испарения пота с кожи организм охлаждается. Больше всего протоков потовых желёз расположено на внутренней стороне кистей, но при повышении температуры больше всего пота вырабатывается на лбу. Однако из-за небольшой площади лба (на остальных частях головы потовых желёз значительно меньше) испарение пота с головы составляет всего 10% от общего количества.

Наконец, волосы достаточно эффективно удерживают тепло, так как изолируют поверхность головы от теплообмена. Конечно, не все головы покрыты волосами и не любая причёска эффективно защищает от холода — так, густые и кудрявые волосы, создающие больший объём, сохранят тепло головы куда эффективнее, чем коротко подстриженные и прямые. Точных данных о количестве людей без волос на голове в мире нет, так как медицинские и статистические ресурсы заинтересованы только в подсчёте тех, кто лишился волос из-за генетических, возрастных и прочих факторов и не учитывают тех, кто просто предпочитает такую причёску. Однако известно, что именно с облысением сталкивается почти 43% мужского населения Чехии и Испании, 41% Германии и 39% США. 

Таким образом, по сумме физических и физиологических параметров голова должна быть одним из тех мест человеческого тела, которое наименее подвержено потерям тепла. Рэйчел Вриман и Аарон Кэрролл из Службы здравоохранения Университета Индианы в Индианаполисе разобрались, откуда пошёл миф о наибольшей потере тепла через голову. В 1950-е годы американские военные проводили эксперименты по выживанию в арктических условиях. Солдаты-добровольцы носили специальные арктические костюмы, однако шапок им почему-то не выдали. Голова охлаждалась сильнее всего, вследствие чего экспериментаторы и сделали такой вывод. Более того, результаты их исследований попали и в руководство по выживанию Армии США 1970 года в раздел «Выживание в холодную погоду»: «Всегда держите голову покрытой. От 40% до 45% тепла теряется через незащищённую голову, ещё больше — через незащищённую шею, запястья и лодыжки». Вриман и Кэролл комментируют этот миф: «На самом деле покрытие одной части тела имеет такой же эффект, как и покрытие любой другой. Если бы эксперимент был проведён с людьми, одетыми только в плавки, они бы потеряли не более 10% тепла тела через головы».

Число 10% подтверждается и научными экспериментами. Тея Преториус из Манитобского университета в Канаде погружала добровольцев в холодную воду (+17 °C). Они были или полностью одеты в водонепроницаемый костюм и погружались с головой, или носили аналогичный костюм, но с открытой головой, и тогда их погружали так, чтобы голова оставалась на поверхности. Надо отметить, что все из них отличались не только выносливостью, но и хорошей шевелюрой. Лысых в эксперименте не было. Выяснилось, что те, кто погрузился под воду в водонепроницаемом костюме, потеряли в два раза меньше тепла, чем те, кто в таких же костюмах без головы держался на поверхности. Вместе с тем на голову пришлась небольшая теплопотеря — всего 7–10% от общего количества. Эти данные хорошо согласуются с тем, что площадь головы составляет примерно 9% от площади всего тела. 

Таким образом, миф о том, что наибольшая теплопотеря происходит через непокрытую голову, родился из-за не вполне корректных экспериментов американских военных. В основном каждая часть тела теряет тепло пропорционально своей площади. Ступни и кисти подвержены сильной теплопотере чуть больше — из-за особенностей строения и кровообращения. На голову же приходится примерно 10% от всей теплопотери организма. Вместе с тем это отнюдь не повод ходить в сильные морозы без шапки, но в тёплой обуви и шерстяных варежках, рассчитывая, что теплопотерей в 10% можно и пренебречь.

Изображение на обложке: Image by Ri Butov from Pixabay