標高と気圧・水の沸点の計算
標高を入れると、国際標準大気にもとづく気圧のめやすと、そこで水がおよそ何度で沸とうするかを計算します。登山や高地への旅行の参考にできます。
計算方法
気圧のめやす = 1013.25hPa ×(1 - 0.0065 × 標高(m) ÷ 288.15)の5.2559乗(標高11,000mまでの式。国際標準大気の定義)
例:標高3,000mでは、1013.25×(1-0.0065×3000÷288.15)の5.2559乗=約701hPaです。海面の気圧のおよそ69%にあたります。
水の沸点は、気圧の値から、水の蒸気圧を近似するアントワン式(物理化学で広く使われる式の定義)を使って、その気圧で沸とうする温度を逆算しています。標高0m(1013.25hPa)ではおよそ100℃、標高3,000mではおよそ90℃です。
式の意味を説明します。高い場所では上にある空気が少なくなるため、気圧が下がります。気温も高さとともに下がるので、単純な比例ではなく、1000mあたり6.5℃下がるという決まりを入れた式になっています。気圧が下がると水は低い温度で沸くため、沸点も下がります。
例:標高4,500mでは気圧は約577hPaで、海面のおよそ57%です。水はおよそ85.0℃で沸とうする計算になります。
気をつけること。これは標準的な大気を仮定した計算です。実際の気圧は、その日の天気によって標高0mでも数十hPa変わります。標高11,000mまでを対象にした式です。気圧が低いと調理に時間がかかり、体調にも影響することがあります。
出典:国際標準大気(ISA)の気圧の式の定義(ICAO・ISO 2533で使われている、気象学・航空で広く使われる標準式。出典URLはなし)、水の蒸気圧と沸点の関係式(アントワン式)の定義(物理化学で広く使われる、水の蒸気圧を近似する一般式。出典URLはなし)
よくある質問
標高が上がると気圧はどうなる?
下がります。標高が高くなるほど、上にある空気の量が減るため、気圧は下がっていきます。
富士山くらいの高さだと気圧はどれくらい?
標高3,776m前後では、海面のおよそ63〜64%(およそ640hPa前後)まで下がる計算になります。
高い場所で水の沸点が下がるのはなぜ?
気圧が低いほど、水が少ない熱で蒸発(沸とう)できるようになるためです。標高が高い山では、沸とうしていても水の温度は100℃より低くなります。
この計算はどんな天気でも同じ?
いいえ。ここでの計算は国際標準大気という平均的なモデルにもとづく目安で、実際の気圧はそのときの天気によって変わります。