(d). 大気圧

はじめに

空気は目に見える物質であり、その結果、質量があります。 質量を持つ物体はすべて、重力として知られる万有引力の影響を受けます。 ニュートンの万有引力の法則では、空間的に離れた2つの物体は、それらの質量の積に比例し、それらの間の距離の二乗に反比例する力によって互いに引き寄せられるとされています。 地球上では、重力は毎秒約9.8メートルの加速度として表すこともできる。 この力の結果、地表に向かって落下する物体の速度は、終端速度に達するまで加速する（1秒-9.8m/秒、2秒-19.6m/秒、3秒-29.4m/秒、etc.）＜6848＞＜4898＞重力はすべての大気プロセスを形成し影響を及ぼしている。 重力は、地表から離れるにつれて、空気の密度と圧力が指数関数的に減少する。 下の図7d-1は、地表からの高さによる気圧の平均的な変化をモデル化したものである。 このグラフでは、地表の気圧は表面積1平方センチメートルあたり約1013ミリバール（mb）または1キログラムであることが示されています。

図7d-1：高度による平均気圧の変化

気圧の測定気圧を計測する機器はすべて気圧計と呼ばれています。 気圧の最初の測定は、1643年にエヴァンジェリスタ・トリチェリが行った簡単な実験に始まる。 トリチェリは、一端を密閉した管を水銀の入った容器に浸した（下図7d-2参照）。 1643年、Evangelista Torricelliが行った実験です。 トリチェリはこの実験から、大気の圧力が約30インチ、76センチメートル（水銀1センチメートルは13.3ミリバールに相当する）であることを突き止めた。 また、彼は水銀の高さが外の気象条件の変化によって変化することにも気づいた。

トリチェリの気圧計

図7d-2：トリチェリの気圧計の構造を示す図

家庭で最もよく使われている気圧計はアネロイド気圧計である（図7d-3）。 この計器の中には、アネロイドセルと呼ばれる小さくて柔軟な金属製のカプセルが入っています。 カプセルの中は真空になっており、外気圧のわずかな変化でカプセルが伸びたり縮んだりする構造になっています。 アネロイドセルのサイズはその後較正され、その体積のいかなる変化もバネとレバーによって、対応する気圧を指す指示アームに伝えられる。

Figure 7d-3: Aneroid barometer.

気候学と気象学の目的で、標準海抜気圧は 76.0 cm または 29.92 インチまたは 1013.2 ミリバールと言われています。 科学者は圧力を測るのにキロパスカル(kPa)をよく使う。 1キロパスカルは10ミリバールに相当する。 科学者が気圧の測定に使うことがあるもうひとつの力の単位にニュートンがあります。 1ミリバールは1平方メートルあたり100ニュートン（N/m2）に相当します。

地表の大気圧

図7d-4は、地表の月平均海面気圧を説明しています。 このアニメーションは、地表の気圧が空間的、時間的に変化していることを示しています。 冬期（12月〜2月）には、中央アジア（シベリア高気圧）、カリフォルニア沖（ハワイ高気圧）、北米中部（カナダ高気圧）、スペインや北西アフリカから亜大西洋（アゾレス高気圧）、南半球の亜熱帯域で高気圧が形成されます。 アリューシャン列島の南（アリューシャン低気圧）、グリーンランド南端（アイスランド低気圧）、南緯50度から80度にかけて低気圧が発生します。 中央アジアのシベリア高気圧、アリューシャン列島付近とグリーンランド南端の低気圧が消滅します。 ハワイ高気圧とアゾレス高気圧は強まり、北上してそれぞれの海盆に入る。 南半球の亜熱帯海域の高気圧も強まり、北上する。 オーストラリアや南極大陸に新たな高気圧の優勢な領域が発生する（南極高気圧）。 中央アジアや南西アジアには低気圧の領域が形成される（アジア低気圧）。 これらの気圧配置は、アジアの夏のモンスーン雨の原因となっている。

この図は、トピック7pで地球循環が取り上げられるときに再度検討します。