質問: 寒冷前線、接近中は気圧↓、通過後は気圧↑。なぜ? 寒冷前線が接近中は気圧が下がっていき、通過後気圧が上がるのはなぜですか? http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q149233019 上記のような解答をみつけましたが、いまいちピンときません。 よろしくお願いします。
回答: まず、水に潜った際の事を考えて見ましょう。 水深が深くなればなるほど、水圧は高くなって行きます。 これは、潜った場所よりも上に存在している水の重さが、圧力として加わってくるためです。 例えば、縦1cm、横1cm、深さ10mの細長い水槽に水を満たした場合、その水槽の中の水の体積は1000cm3になります。 水は1cm3あたり約1gの重量がありますから、水槽の中の水の重量は1kgという事になります。 その重さが水槽の底の1cm2の面積に加わるのですから、水槽の底に加わる水圧は1kg/cm2という事になります。 次に、縦2cm、横2cm、深さ10mの細長い水槽に、同様に水を満たした場合、中の水の重さは4倍の4kgになりますが、底面積も4倍の4cm2なのですから、水圧は 4kg÷4cm2=1kg/cm2 となり、結局、太さが変わっても、水圧は変わらない事になります。 次に、縦1cm、横1cm、深さ20mの細長い水槽に水を満たした場合、中の水の重さは2倍の2kgになり、底面積は1cm2なのですから、水圧は 2kg÷1cm2=2kg/cm2 となり、水深に応じて水圧が変わる事が判ります。 次に、縦1cm、横1cm、深さ10mの細長い水槽に、水ではなく灯油を満たした場合、その水槽の中の灯油の体積は1000cm3になります。 灯油は1cm3あたり約0.8gの重量がありますから、水槽の中の灯油の重量は約0.8kgという事になります。 その重さが水槽の底の1cm2の面積に加わるのですから、水槽の底に加わる油圧は0.8kg/cm2という事になります。 これらの事から、液体の圧力は(ポンプなどで加圧したりはしていない場合は)、その場所の上に存在している、単位面積当たりの液体の重量に等しい事が判ります。 気圧の場合もこれと同様に考えれば良く、ある場所における気圧が例えば1kg/cm2(≒980hpa)であった場合には、その場所における1cm2の面積の上空に存在している空気の総重量は1kgであるという事です。 空気は圧力が低い程単位体積当たりの質量は軽くなり、温度が高い程単位体積当たりの質量は軽くなります。 つまり、上空から地面までの間が温かい空気で満たされている場合には気圧は低くなり、上空から地面までの間が冷たい空気で満たされている場合には気圧は高くなります。 寒冷前線は、地上付近に温かい空気がある処へ、冷たい空気が流れ込んで来る事によって生じます。 温かい空気は冷たい空気よりも単位体積当たりの質量が軽いため、冷たい空気が流れ込んで来た場所にあった温かい空気は上空に押し上げられます。 高度が高くなる程気圧は低くなりますので、押し上げられた空気は膨張します。 気体は(外部との間に熱の出入りが無い状態で)膨張すると温度が下がる性質がありますから、押し上げられた温かい空気も、地上付近にあった時よりは温度が下がりますが、元々、温度が高い空気であるためや、空気中の水蒸気が冷えて水になる際に熱を放出するために、上空の冷たい空気よりは温度が高いまま、上空にまでたどり着きます。 この結果、寒冷前線の直上では、上空から地面までの間が、周囲よりも温度の高い空気に満たされている割合が多くなり、地面より上に存在している空気の重量が軽くなるため、気圧が低くなります。 一方、寒冷前線が通過した後には、低空に冷たい空気の層が存在するため、地面より上に存在している空気の重量が全体としては重くなるため、気圧は高くなります。 そのため、寒冷前線が接近中は気圧が下がって行き、通過後には気圧が上がるのです。 尚、文章だけでは解り難いかと思いますので、下の添付画像も合わせて御覧下さい。 画像の図の中の6ヶ所に置かれている、2本の点線で挟まれた気柱に注目して下さい。 場所によって、温かい空気の占める割合と、冷たい空気の占める割合が、各々異なっている事が判るかと思います。 尚、もしも、質問者様が御利用になられているサイトでは、添付画像の表示サービスが行われていない場合には、以下のurlのページを御覧下さい。 【参考url】 qno.7686469 寒冷前線、接近中は気圧↓、通過後は気圧↑。なぜ? http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7686469.html