意外と大きい！空気の重さを感じよう

意外と大きい！空気の重さを感じよう

空気にも重さがある

私達が普段呼吸している空気。目には見えませんが、実は重さがあります。目に見えないからといって、何もないわけではありません。空気は、私達の周りを包む無数の粒子の集まりです。そして、これらの粒子が地球の重力に引かれて、重さを持つのです。

私達が空気の重さを直接感じることはほとんどありません。それは、私達の体が空気の圧力に慣れているからです。しかし、空気の重さは、様々な現象を通じて感じ取ることができます。例えば、風船が空に浮かぶのは、空気より軽いからですし、ストローでジュースを飲むとき、ストローの中の空気を吸い込むことで、空気より重いジュースが上に持ち上げられます。

地球全体を覆っている空気の層は、想像以上に重いものです。この空気の重さが、私達を常に押し包み、地球上では１平方センチメートルあたり約１キログラムの圧力がかかっています。これは、約１キログラムの重さの物体が、常に私たちの体の上にのしかかっているのと同じくらいの圧力です。

このように、目に見えない空気にも重さがあり、私達の生活に様々な影響を与えています。空気の重さを意識することで、身の回りの現象をより深く理解することができます。

大気圧とは

私たちが普段生活している地球は、空気の層で覆われています。目には見えませんが、この空気にも重さがあります。空気の層は地球を大きく包み込むように存在しており、上層にある空気ほど、その下にある多くの空気を押し縮めることになります。つまり、地上付近の空気ほど密度が高く、重くなるのです。
この、空気の重さによって生じる圧力のことを、大気圧と呼びます。地球上のあらゆる場所に存在する空気は、重力によって地球の中心に引っ張られているため、地表にあるもの全てに圧力をかけています。この圧力は、私たち人間をはじめ、動植物、建物など、あらゆるものに影響を与えています。
大気圧は常に一定ではなく、場所や時間、天候によって変化します。例えば、高い山の上では、空気の層が地上よりも薄くなるため、大気圧は低くなります。また、台風が接近すると、気圧が低くなることはよく知られています。このように、大気圧は私たちの生活に密接に関わっているため、天気予報などでも重要な指標となっています。

トリチェリの実験：大気圧の測定

１７世紀のイタリアの物理学者、エヴァンジェリスタ・トリチェリは、目に見えない大気の圧力を測定する方法を思いつきました。それが有名な「トリチェリの実験」です。 約１メートルのガラス管に水銀を満たし、水銀を入れた容器に逆さに立てます。すると、ガラス管の中の水銀は全て流れ落ちてしまうのではなく、約７６０ミリメートルの高さで止まります。これは、ガラス管内の水銀の重さと、容器に入った水銀の表面を押している大気の圧力が釣り合っているからです。つまり、大気圧は約７６０ミリメートルの水銀柱が及ぼす圧力と同じということになります。この実験により、それまで目に見えなかった大気圧の存在を分かりやすく示すことができました。

１気圧の大きさ

私達が普段生活している中で、空気の存在を意識することは少ないかもしれません。しかし、空気にも重さがあり、地球上のあらゆる場所に空気の重みによる圧力がかかっています。この圧力を大気圧と呼び、特に海面と同じ高さにおける大気圧を１気圧と定義しています。

１気圧の大きさを測る方法として、イタリアの物理学者トリチェリが行った水銀柱を用いた実験が有名です。水銀を入れたガラス管を逆さまに立てると、水銀は一定の高さで止まります。これは、ガラス管内の水銀の重さと大気圧が釣り合っているためです。トリチェリの実験では、この水銀柱の高さが約760mmになったことから、１気圧は水銀柱760mmに相当することが分かりました。

さらに、１気圧を具体的な重さで表すと、１平方メートルあたり約10トンの重さに相当します。これは、軽自動車１台分の重さに匹敵します。つまり、私達は常に、軽自動車１台分の重さを１平方メートルあたりに受けて生活しているということになります。空気の重さを直接感じることはありませんが、私達は常に大気圧の影響を受けているのです。

大気圧と私たちの生活

私たちは、地球上に存在する空気の層に覆われて暮らしています。この空気の層には重さがあり、私たちを常に押し続けています。この空気の重さが大気圧であり、私たちの生活に様々な影響を与えています。

例えば、普段何気なく使っているストローも、大気圧の力を利用した道具の一つです。ストローで飲み物を吸うと、ストロー内の気圧が下がります。すると、ストローの外側にある大気圧の方が高くなり、この圧力の違いによって飲み物がストロー内を押し上げられます。そして、飲み物は私たちの口にまで届くのです。

また、高い山に登ると空気が薄くなるため、大気圧は低くなります。富士山のような高い山に登ると、ご飯が上手く炊けなかったり、お菓子の袋が膨らんだりするのは、この大気圧の変化が原因です。さらに、高山では空気中の酸素濃度も低くなるため、めまいや吐き気など、高山病の症状が出やすくなります。このように、大気圧は私たちの体の状態にも影響を与えるため、普段の生活では意識することが少ないですが、私たちにとって非常に重要な要素と言えるでしょう。