気圧(きあつ、英語: air pressure[1])とは、気体の圧力のことである。単に「気圧」という場合は、大気圧(たいきあつ、英語: atmospheric pressure[1]、大気の圧力)のことを指す場合が多い。
気圧計
気圧は計量単位でもある。日本の計量法では、圧力の法定の単位として定められている(後述)。
大気圧は高度や緯度によっても変化する。標準大気圧(1気圧)は海面上で 1013.25 hPa とされるが、大気圧は上方の空気の重みを示す圧力であるから、高所へいくほど低下する。高度上昇と気圧低下の比率は、低高度では概ね 10 m の上昇に対して 1.2hPa であり、計算上富士山頂で約0.7気圧、高度5,500 m で約0.5気圧、エベレストの頂上では約0.3気圧になる。[疑問点 – ノート]ただし、高度により(気圧により)空気の密度が異なるため、高度上昇に対する気圧低下の比率は一定ではない。高度が上がるに従い、高度上昇と気圧低下の比は緩やかなものとなる。このような高度による気圧の変化を利用した高度計も作られている。
また、大気が太陽光などの熱により、局所的に加熱される場合、体積が増して密度が低下する。膨張した軽い空気は周囲の重い空気により押し上げられるため、上昇気流を生む。逆に大気が冷却されると、体積が減少、密度が増して沈降し下降気流を生む。
緯度により、大気および地表が太陽から受ける熱のエネルギー密度は異なる。赤道周辺が、年間を通じて大気が暖められ高温であるのと比較し、極地周辺は、常に低温である。このような緯度による大気の温度差により、赤道直下や極地では特有の上昇流、下降流が生じ、それぞれ熱帯収束帯や極高圧帯を形成する。気圧差によって、高気圧地域から低気圧地域に向けて風が吹き、貿易風や偏西風、極東風となる。これらは、ハドレー循環(熱帯収束帯と亜熱帯高圧帯間)、フェレル循環(亜熱帯高圧帯と高緯度低圧帯間)、極循環(高緯度低圧帯と極高圧帯間)と呼ばれる。このような大気の大規模な循環を、大気循環と呼ぶ。また、海洋と陸地とを比較すると、海水の熱容量の大きさから、海洋は陸地より温度変化が少ない。よって、太陽光が強い状況では、陸地が海洋より高温になることが多く、陸地に低気圧、海洋に高気圧の配置となり、海洋から陸地に向け風が吹く。陸地が冷却される状況では、この逆である。これにより、海陸風やモンスーンが発生する。
その他、数々の日常事象や生命現象は、大気の圧力のもとで適応、利用されている。
上述のように、海面での大気圧は圧力(特に気圧や水圧)の単位としても用いられる。海面での大気圧を「1 気圧」とする。単位としての「気圧」の元々の定義は「海面での大気圧」であるが、大気圧は場所や気象条件によって異なる。そこで、海面での大気圧の標準の値として標準気圧を定め、この値を1気圧と定義した。
標準大気圧は、1954年の第10回国際度量衡総会 (CGPM) において、正確に 101 325 パスカル (Pa) と定められた。これは、元々は760 水銀柱ミリメートル (mmHg) をパスカルに換算し、小数点以下の端数を切り捨てたものである。
現在では、気圧は、国際単位系 (SI) においては定義されていない非SI単位である。しかし日本の計量法においては、法定の計量単位として定義されている[2]。計量法における定義は、1954年CGPMにおけるものと同一の、101 325 パスカルである[3]。
気圧の単位記号は、大気を意味する atmosphere に由来する atm である[4]。
気圧、水銀柱ミリメートル、トルの関係
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水銀柱ミリメートルとトルは、計量法体系において、全く同一の定義となっていて、どちらも正確に 101 325/760Pa である[5][6]。これは標準気圧の1⁄760という意味である。約 133.322Pa に当たる。
また、1 気圧 は 1 バール に数値が近い(1atm = 正確に1.01325 バール)が 1.325%の差がある。
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圧力の単位
|
パスカル(SI単位) |
バール |
工学気圧 |
気圧 |
トル |
psi
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1 Pa
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≡ 1 N/m2
|
= 10−5 bar
|
≈ 10.2×10−6 at
|
≈ 9.87×10−6 atm
|
≈ 7.5×10−3 Torr
|
≈ 145×10−6 psi
|
1 bar
|
= 100000 Pa
|
≡ 106 dyn/cm2
|
≈ 1.02 at
|
≈ 0.987 atm
|
≈ 750 Torr
|
≈ 14.504 psi
|
1 at
|
= 98066.5 Pa
|
= 0.980665 bar
|
≡ 1 kgf/cm2
|
≈ 0.968 atm
|
≈ 736 Torr
|
≈ 14.223 psi
|
1 atm
|
= 101325 Pa
|
= 1.01325 bar
|
≈ 1.033 at
|
≡ p0
|
= 760 Torr
|
≈ 14.696 psi
|
1 Torr
|
≈ 133.322 Pa
|
≈ 1.333×10−3 bar
|
≈ 1.360×10−3 at
|
≈ 1.316×10−3 atm
|
≡ 1 mmHg
|
≈ 19.337×10−3 psi
|
1 psi
|
≈ 6894.757 Pa
|
≈ 68.948×10−3 bar
|
≈ 70.307×10−3 at
|
≈ 68.046×10−3 atm
|
≈ 51.7149 Torr
|
≡ 1 lbf/in2
|