気圧計を持って山へ登ると、一般に気圧の値は下がります。これを見て「山頂に低気圧が来た」と判断してよいのでしょうか。測る場所の高さを変えた影響と、同じ場所で天気が変わるときの気圧の変化は、分けて考える必要があります。
気圧計は雨を直接測る道具ではありません。測っているのは空気による圧力です。値を読む前に、何の力をどんなしくみで数値にしているのか、比較する条件はそろっているかを整理します。
気圧は、上からだけ押す力ではない
地表付近の物は周囲の空気から圧力を受けています。気圧を空気の重さと結び付けて考えることはできますが、その圧力が上面だけに働くと考えてはいけません。空気に接している面には、いろいろな方向から押す作用があります。
気圧の単位として使われるヘクトパスカルは、温度や風速の単位ではありません。針の付いた丸い装置を見ても、何を測る目盛りかを最初に確かめます。気温のグラフと気圧のグラフが似た形でも、縦軸の意味を入れ替えて読むことはできません。
薄い容器の変形を利用する気圧計
アネロイド式の気圧計は、中の空気を少なくした金属製の容器が、外の気圧に応じてわずかに変形することを利用します。その変形を機構で拡大して針へ伝え、目盛りで読みます。外の圧力が大きくなれば、容器を押し縮める向きの作用が強くなります。
ここでは装置の原理を簡単にしています。実物には弾性や温度による影響への工夫があり、ただ空き缶をつぶせば正確な気圧計になるわけではありません。また、針が時計回りになるか反時計回りになるかは機構と目盛りの配置によるので、容器の動きだけから勝手に決めないようにします。
高い所では、気圧が小さくなる
地面から高い場所へ行くと、その上にある空気の柱の重さは一般に小さくなり、気圧も低くなります。このため、高さの違う二つの観測点で測った値をそのまま比べても、天気に関係する気圧の高低だけを比べたことにはなりません。
地上天気図などで広い範囲の気圧を比較するときは、海面の高さに相当する値へ直す海面更正を使います。山の上で測った実際の気圧と、比較のために計算した値は、同じ欄に書かれる数字ではありません。資料に「現地気圧」「海面気圧」とあれば、その区別を読みます。
一つの値だけで、雨を断定しない
同じ場所で気圧が下がることは、天気の変化を考える手がかりになります。しかし、その一つの数値だけで「必ず何時に雨が降る」とは言えません。周囲の気圧分布や風、雲などと合わせて判断します。気圧計の目盛りに天気を連想させる表示があっても、雨量計の代わりにはなりません。
例えば、朝より昼の気圧が低かったという記録で、測定場所を上の階へ移していたら、高さの影響が混ざります。同じ場所に置いたつもりでも、装置の位置を変えたことを忘れないように、場所と時刻をセットで記録します。
気圧計の針が動いた原因を、一つずつ切り分ける
同じ気圧計を持って、朝は校庭、昼は校舎の屋上で測ったとします。値が下がっていても、朝から昼への時間の変化と、校庭から屋上への高さの変化が同時に含まれています。『昼になって低気圧が近づいた』と一つの理由に決める前に、比較の条件をそろえる必要があります。
天気に伴う変化を比べたいなら、同じ場所・同じ高さで時刻を変えた記録を使います。高さの違いを比べたいなら、時間による変化をできるだけ小さくする工夫が必要です。模型の資料で同時刻の二地点が示されていれば、その条件を使いますが、自分の都合で同時刻だったことにしてはいけません。
気圧計の表示には、測った場所での気圧なのか、高さの影響を補正した値なのかという違いもあります。天気図の数字と山頂の測定値を直接引く前に、それぞれの説明欄を読みます。計器に数字が出たことは、そのまま比較してよい証拠ではありません。数値の基準をそろえる作業も、気圧の問題の一部です。
例題1：山頂の値だけで低気圧と言えるか
同じ気圧計で、ふもとの気圧と、山頂の気圧を測りました。山頂の方が小さい値でした。Aさんは「山頂だけ天気が悪くなる低気圧に入っている」と結論づけました。この比較で、まだ取り除けていない条件は何でしょうか。
答え・解説： 測定地点の高さの違いです。高い所では一般に気圧が低くなるため、その差だけで天気に関わる低気圧の存在は決められません。気圧計が正常でも、比較の条件が違えば解釈を誤ります。高さをそろえた比較にするか、高さの影響を補う必要があります。
例題2：同じ場所での三回の記録
同じ場所、同じ高さで、気圧を九時に1016hPa、十二時に1012hPa、十五時に1009hPaと記録しました。九時から十五時までに何hPa下がりましたか。また、この表だけで十五時に雨が降っていたと判断できますか。値は練習用の設定です。
答え・解説： 1016から1009を引いて、7hPa下がりました。途中の減少は4hPaと3hPaで、合わせても7hPaです。ただし、降水の記録はないので、雨が降っていたとは断定できません。計算できる変化量と、その値から予想する天気を分けて答えます。
目盛りと観測条件を先に読む
気圧の資料では、最初に単位、測った高さ、測った時刻を確認します。装置に調整機能がある場合も、何に合わせた値なのかを記録しておく必要があります。数字の増減だけを追う前に、数字を作った条件をそろえるのです。
気圧計の内部を分解したり、水銀を使った装置を家庭で作ったりする必要はありません。しくみの図と観測表を使って、外から押す力が変わることと、目盛りが変化することを結び付けられます。ストローで水を持ち上げるときも、内と外の圧力の違いが重要になります。同じ圧力でも、どことどこを比べているのかを見失わないようにしましょう。