気圧とは何か?わかりやすく図を用いて解説!

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    さて天気予報などで気圧という言葉をよく聞くことがありますよね。

     

    あなたはこの気圧についてしっかりと理解できていますか?

     

    気圧は実際に目に見えるものではないのであまり理解できず、
    うまくイメージできていないという人も多いのではないでしょうか。

     

    そこでこのページでは気圧とは何か?
    また気圧についてわかりやすく図を用いて解説しています。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.気圧とは何か?

     

    では気圧とは何か見ていきましょう。

     

    気圧(きあつ)とは、大気によって発生する圧力のことです。

     

    大気というのは地球のような惑星を包んでいる気体のことで、
    地球の大気=空気のことなので空気によって発生する圧力と考えてもらって良いです。

     

    空気は無色透明の気体なので目で見ることはできませんが、
    目で見えないからといってそこに空気が存在していないわけではありません。

     

    空気は見えないだけで私たちの周りに常に存在していて、
    その空気にも地球からの重力がかかっています。

     

    つまり空気にも他のモノと同様に重さがあるんですね。

     

     

    そして気圧というのは空気に重さがあるからこそ発生するもので、
    空気に重さがなければ気圧は発生しません。

     

    例えばあなたの手の上にペンを乗せてみましょう。
    そうすると手の上にペンの重さを感じることができると思います。

     

    それがペンの重さによって発生した圧力になります。
    気圧も同じようなものだと考えてください。

     

    (ちなみにペンの上からさらに空気による圧力もかかっていますが、
    ここではそれは抜きにして解説しています)

     

    その圧力の発生源がペンの重さによるものなのか、空気の重さによるものなのかの違いです。

     

    なので一般的に気圧と言えば、空気の重さによって発生する圧力と言えるでしょう。

     

    さて以上の説明だけでは気圧についてイメージするのが難しいと思うので、
    次の章で図を用いてわかりやすく解説していきますね。

     

    2.図を用いてわかりやすく解説!

    では気圧について図を用いてわかりやすく解説していきます。

     

    先ほどの章でも説明していましたが、
    気圧というのは空気の重さによって発生する圧力のことです。

     

    空気は地上ほど多く存在し、高度が高いほど少なくなります。
    そして気圧の高低は空気の量に比例します。

     

     

    上の図のように地上は空気の存在している量が多いので気圧が高く、
    反対に高度が高くなるほど空気の量が少なくなるため気圧が低くなります

     

    空気の量が多くなれば気圧が高くなる理由については、
    容器の中に軟らかいボールを詰め込んだときのことをイメージしてみてください。

     

     

    ボールによって発生する圧力を矢印で表していますが、
    このようにボールを詰め込めばボール同士でお互いに圧力を掛け合うことになりますよね

     

    逆に容器内に物を詰め込まないで余裕を持たせてやれば、
    下図のようにお互いにあまり圧力を掛けないで済みます。

     

     

    このボールを空気だと思っていただくと気圧について少しはイメージしやすくなるでしょう。

     

    空気もボールと同じように詰まっていれば(量が多ければ)それだけ周りへの圧力が強くなり、
    詰まっていなければ(量が少なければ)それだけ周りへの圧力は弱くなります

     

    これでなぜ地上の気圧が高くて上空は気圧が低いのかを理解していただけたでしょうか。
    これが空気によって発生する圧力である気圧の正体です。

     

     

    また空気の量が多いから気圧が高くなるというのもありますが、
    単純に地上の空気は上空部分の空気の重さもかかっているので気圧が高くなります

     

     

    何でもそうですが自分の上に物がたくさん乗っかっていたらより重くなりますよね?
    より重くなるということは、重さによってかかる圧力が大きくなっていることを意味します。

     

    次の章では気圧の力の向きについて解説していきます。

     

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    3.気圧が働く力の方向について

    では気圧が働く力の方向について見ていきましょう。

     

    さっそく結論から言ってしまうと、
    気圧の力の向きは四方八方から働きます

     

     

    気圧が下向きのみに働く力だと思っていた人も多いのではないでしょうか。
    なぜ気圧が四方八方からかかるのか説明していきます。

     

    まず気圧は空気の重さによって発生する圧力のことなので、
    空気単体で捉えた場合なら下向きだけに働く力だと考えることができます。

     

    しかし空気は単体ではなく、その空気の周囲にも他の空気の塊が存在しているのを忘れてはいけません

     

     

    上図のように空気単体だけで捉えた場合は空気に重力がかかり下向きの力だけですが、
    周囲に他の空気も存在しているため下向きの力だけではなくなります

     

    容器の中に軟らかいボールを詰め込んだときをイメージしてみてください。

     

    容器にボールを詰め込むときに他のボールとの隙間に詰め込んでいきますが、
    そのときに詰め込もうとしたボールから他のボールに圧力が加わります。

     

    そうなると圧力が加えられた他のボールからさらに周囲の他のボールへと圧力が加えられていきます。

     

     

    そして空気というのは基本的に空間を充満していて空いている隙間はなく、
    空気が多い少ないにかかわらず気圧は空気同士に大なり小なりかかっています。

     

    空気の量が多ければそれだけ詰め込まれるため空気同士にかかる圧力(気圧)が大きくなって、
    空気の量が少なければ余裕が生まれるので空気同士にかかる圧力が小さくなるというだけなんですね。

     

    だから空気は存在している量に関係なく常に空間を埋め尽くしているので、
    気圧による力の向きは下向きだけではなく四方八方からかかるというわけです。

     

    水による圧力である水圧も気圧と同様に考えることができます。

     

    4.なぜ人や物は気圧でつぶされないのか?

    ではなぜ人や物は気圧でつぶされないのかその理由を見ていきましょう。

     

    結論から言うと気圧によってつぶされない理由は、
    外側からだけでなく内側からも空気による圧力(気圧)がかかっているからです。

     

     

    私たち人間や地上に存在する全てのものには、例外なく気圧がかかっています。

     

    気圧というのは空気の重さによるものなので、
    地上にいればその上に存在する空気の重さを受けていることになります

     

    この気圧の大きさはどのくらいなのかというとなんと、
    1[m^2](平方メートル)当たり約10t(トン)の力がかかっているのと同じです

     

    1平方メートル当たり約10トンの気圧がかかるということは、
    縦1メートル横1メートルの面積に対して約10トンの力がかかるということです。

     

     

    この大きさの気圧が地上にいる私たち人間や物に対して、
    上からだけでなく四方八方から常にかかっているんですね。

     

    そしてここで重要なポイントが人間や物の内部にも空気が含まれていて、
    外側からかかる気圧と同じように内側からも気圧がかかっているということです。

     

    このように空気を含んでいれば内側からも外側と同じだけの気圧が働くので、
    人間や物が気圧によってつぶされてしまうということもなくなるんですね。

     

     

    例えば袋の中に空気を入れて膨らませると、その袋は膨らんだままの状態になります。
    なぜ袋がこのような状態になるのかというと、袋の内側と外側で気圧がかかっているからです。

     

    では袋の中の空気だけを抜いてみるとどうなるでしょうか?

     

    答えは簡単ですよね。
    袋の中の空気を抜いたらその袋は外側からの気圧によって、ペシャンコにつぶれてしまいます。

     

     

    袋の中の空気を抜けば袋の内側から気圧がかからなくなるので、
    袋の外側からかかる気圧を押し返すことができなくなりつぶされてしまいます。

     

     

    袋の中の空気を抜くということはつまり、
    袋の中が真空状態になるということです。

     

    この真空を利用したものに真空パックというものがありますが、
    食品を長期保存させたいときによく使用されますよね。

     

    真空パックで食品が保存されているものを見たことがあれば分かると思いますが、
    パックの中を真空状態にしているので食品とパックがほとんど密着しています。

     

    あれはパックの中の空気を抜いているため、
    パックの外側からの気圧につぶされているから起こることなんですね。

     

    以上が「気圧とは何か?わかりやすく図を用いて解説!」でした。

     

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    5.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 気圧とは、空気の重さによって発生する圧力のこと。
    • 気圧の強さは空気の量に比例して大きくなる。
    • 気圧が働く力の向きは、下向きだけではなく四方八方から働く。
    • 人や物が気圧でつぶされないのは、内側からも気圧がかかっているから。

     

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