氣溫與濕度、體重 如何影響跑者的表現

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「體重愈重的跑者,落地時單腳需要承擔愈大的重量,所以體重大跑起來會比較費力。」這個道理很直觀,但體重不只跟下肢力量有關,也跟「體熱」與「散熱」的速率有關,在氣溫很高的情況下,體重會大大地影響身體廢熱產生與排除的速率。下面引用 Tim Noakes 在《Lore of Running》中的研究數據來說明:

(以下資料出自《Lore of Running》原文書第四版第 180~184 頁的 圖 4.4、圖 4.5、圖 4.6、圖 4.7)

這個研究的受試者都是可以維持三分速(時速 20 公里)的菁英跑者,實驗的目的之一是找到他們在攝氏 35 度/濕度 60% 的環境下所能維持的速度。研究者依體重把他們分為四類,分別是體重 45 公斤、55 公斤、65 公斤與 75 公斤。

  • 實線:體熱產生的速率
  • 虛線:身體散熱的速率

單看「實線」我們可以發現,45 公斤組的體熱產生速率最低,75 公斤組最高,代表體重愈重,身體隨著速度變快時「體熱」產生的速率也愈快。這點從圖 4.4A 更容易看出差別。

單看「虛線」我們可以發現,散熱速率雖然是 75 公斤組最快,但受到體重大小的影響比較小(四條線很靠近),我們可以從 圖 4.4B 可看出差別,四條線的斜率一樣,代表速度愈快時不論體重多少,散熱速率增加的比例是一樣的。


圖 4.5 其實就是把 圖 4.4A 與 B 兩條線重疊在一起(B 圖改成虛線),如此一來,交叉點就是「熱平衡」,在交叉點往下劃一鉛直線找到與X軸的交點,這就是跑者處在「熱平衡」時的極限速度了。當跑步速度比熱平衡速度快時,「體熱」產生速率將大於「散熱」速率,必然會因身體廢熱的過度累積而無法維持。

我們把不同體重跑者的「熱平衡」速度整理如下:

  • 45公斤組:熱平衡點發生在時速 20 公里(3 分速)
  • 55公斤組:熱平衡點發生在時速 17 公里(約是配速 3 分半)
  • 65公斤組:熱平衡點發生在時速 13.5 公里(配速 4 分 26 秒)
  • 75公斤組:熱平衡點發生在時速 12 公里(5 分速)

註:以上都是在攝氏 35 度/濕度 60% 的環境下進行。

我們可以看到處在熱平衡速度的差距極大,從 3 分速降到 5 分速。這是因為這個研究設定的氣溫很高,所以不同體重菁英跑者間的運動表現差距極大,當氣溫與濕度降低時,這樣的差距會變小。

從 圖 4.6 我們可以更清楚對比不同體重跑者在高溫下的(熱平衡)極限速度落差有多大,受試的跑者都是能在低溫環境下維持 3 分速的跑者,但是當氣溫來到攝氏 35 度/濕度 60% 時,只有體重在 45 公斤附近的跑者仍可維持 3 分速,當體重愈大時,能維持的速度將快速下滑:65 公斤組的配速將從 3 分速降到 4 分 26 秒。

圖 4.7 是另一種比較方式:跑者 A(65 公斤)和跑者 B(45 公斤)都能跑出跑出 2 小時 10 分的全馬成績,但跑者 A 必須在氣溫 21 度/相對濕度 80% 以下才能跑出該成績,假若濕度還是 80%,氣溫升高到 25 度或甚至 30 度時,跑者 A 就一定無法維持同樣的速度了,但跑者 B 卻可以,他在 30 度/相對濕度 80% 時仍可保持全馬 2:10 水準。從這張圖我們也可以了解到濕度的影響很大,當濕度降到 60% 以下時,氣溫的容忍度就可以提高很多。

結論:氣溫與濕度對跑者表現的影響力跟「體重」大小密切相關,在高溫情況下,體重愈輕,跑者的成績愈不容易受到氣溫與濕度影響;反之,體重較大的跑者,本來就很難在高溫下發揮出正常的實力。這對菁英跑者的影響尤其明顯,因為速度愈快,影響愈大。(低溫時就沒差了,當氣溫低於 20 度時,散熱很容易,體重的影響就很小了。)

註:上文使用「體重」一詞其實是不對的,原文書是用「body mass」,所以應該是說「質量」才正確,但讀起來會很怪,所以還是用了大家比較習慣的「體重」一詞。

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【國峰的水中練功日記】
  • 2005 擔任國立清華大學游泳隊隊長(大學期間加入游泳隊之後,從此深深著迷於耐力運動的世界)
  • 2006 畢業於國立清華大學化學工程學系,輔系 ─ 外國語文學系
  • 2007 開始從事鐵人三項訓練
  • 2008 以十七天跑步環台1017公里的行動為世界展望會──飢餓三十募款
  • 2009 畢業於國立東華大學中文研究所,隨後入伍。退伍後定居於花蓮,從事寫作與鐵人三項訓練。
  • 2011 起擔任國立東華大學鐵人三項代表隊教練
  • 2012 起擔任國立東華大學兼任講師
  • 2012 起成為國際菁英鐵人隊Featherlight TriTeam的六位隊員之一 著有:《鐵人三項》(2010,臉譜出版)、《先秦儒家水意像析論》(2011,花木蘭出版)。《在水裡自由練功》(2012,臉譜出版)。譯有:《跑步該怎麼跑》(2011,臉譜出版)
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近年比賽成績
  • 2012 泰國羅永鐵人三項國際錦標賽 總排第一名
  • 2012 洄瀾國際鐵人三項精英賽 總排第二名
  • 2012 台南國際鐵人三項競賽 M25組 第一名
  • 2011 福隆泛舟鐵人男子全程組 總排第二名
  • 2011 台東半程超級鐵人賽(113km)總排第 第三名
  • 2010 Ironman Taiwan 70.3 M25組 第三名(世界錦標賽資格)
  • 2010 台東半程超級鐵人賽(113km)總排第 第三名