静水圧平衡

静水圧平衡とは

水槽の中の水は、外から力を加えない限り動きません。それと同様に、地球の大気も何か力が加わらなければ動かない状態にあります。この状態を静水圧平衡（静力学平衡）といいます。

大気が静水圧平衡にあるとき、ある空気の塊にはたらく重力（下向き）と気圧差による力（上向き）が釣り合っています。

静水圧平衡の式

静水圧平衡は次の式で表されます。

ΔP = −ρ × g × ΔZ

記号	意味	単位
ΔP	気圧差	Pa
ρ	密度	kg/m³
g	重力加速度	m/s²（≒ 9.8 m/s²）
ΔZ	高度差	m

マイナスがついているのは、高度が上がる（ΔZが正）と気圧が下がる（ΔPが負）ことを意味しています。

各量の説明

重力加速度 g

重力加速度は定数で、9.8 m/s² です。計算問題では10 m/s²と近似して与えられることもあります。

計算時の単位変換

状態方程式と同様に、計算時は単位をそろえることが大切です。

物理量	変換
気圧差 ΔP	hPa → Pa（×100）
密度 ρ	g/m³ → kg/m³（÷1000）
高度差 ΔZ	km → m（×1000）

この式が意味すること

静水圧平衡の式は、気圧の減少が高度差・密度・重力加速度の積で決まることを教えてくれます。密度が大きい（空気が濃い）ほど、同じ高度差でも気圧の減少が大きくなります。逆に空気が薄い上空では、同じ高度差でも気圧の変化は小さくなります。