| 基準 | バール (bar) | ナノパスカル (nPa) |
|---|---|---|
| Atmospheric pressure at sea level | 1.01325 bar | 1.01325 × 1014 nPa |
| Healthy blood pressure (120 mmHg) | 0.16 bar | 1.6 × 1013 nPa |
| A car tyre | 2.2 bar | 2.2 × 1014 nPa |
| A racing bicycle tyre | 6 bar | 6 × 1014 nPa |
バール は、ちょうど 10 万 パスカル、すなわち 100 キロパスカル にあたる圧力の単位です。記号は bar です。国際単位系の一部ではありませんが、その隣で許容されており、ヨーロッパ の工学のいたるところで使われます。標準の大気圧のほぼ真上に落ちるからです。1 気圧は 1.01325 バール です。
この偶然こそが、成功の理由のすべてです。バール で示された圧力は、ほぼそのまま気圧の何倍かとして読めます。圧縮空気の配管で 6 バール とあれば、外の空気のおよそ 6 倍だという意味であり、技術者は計算なしにその事実を使えます。名は重さを表す ギリシャ語 に由来し、この単位は ノルウェー の気象学者 ヴィルヘルム・ビヤークネス が 1909 年ごろに提案しました。
潜水がこれを使うのは、海のほうが うまく 合わせてくれるからです。海水は 10 メートル ごとにほぼちょうど 1 バール を加えますから、水深 20 メートル の潜水者は、上にある大気を含めて 3 バール の絶対圧を受けています。減圧表も、気体の消費量も、ボンベ の圧力も、すべてこのひとつの関係から出てきます。潜水の実技全体は、ほかのどんな単位よりも バール で教えるほうが易しいのです。
身のまわりの機械は数 バール で働きます。自動車の タイヤ は 2 から 2.5 バール に入れ、工場の圧縮空気は 6 から 8 バール で流れ、水道は 3 から 6 バール で届き、エスプレッソ 機は 9 バール で抽出します。この 9 という値はあまりに定着していて、機械の正面に印刷されているほどです。腕時計は防水の等級を バール で示し、10 バール は名目上、水深 100 メートル にあたります。
ゲージ 圧と絶対圧の区別は、ここではどこよりも重く効きます。タイヤ の圧力計が 2.2 バール を示すとき、それは まわり の空気より 2.2 バール 高いという意味であり、内側の絶対圧は 3.2 バール です。産業界は ゲージ 圧を barg、絶対圧を bara と書き分けます。この二つを混ぜることは、仕様書でも安全計算でもよくある誤りのもとです。
標準化の機関は何十年も、パスカル を推して バール を避けるよう勧めてきましたが、大きな効き目はありませんでした。一貫性 のある代わりは キロパスカル であり、カナダ、オーストラリア、アジア の一部で使われています。しかし 100 キロパスカル は 1 バール ほど自然には読めず、習慣のほうが勧告より強いことが証明されました。
1 バール は、10 万 パスカル、100 キロパスカル、1000 ミリバール、あるいは およそ 14.5 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。
ナノパスカル は、パスカル の 10 億分の 1 にあたる圧力の単位です。記号は nPa です。圧力の目盛りの遠い端を示すもので、そこでは 面 を押す力という圧力の考えが役に立たなくなり、粒子が どれほど 少ないかを言うための言葉になります。
この単位のもっともはっきりした住まいは、極高真空です。ふつうの実験室の真空は ミリパスカル に届き、表面の物理や 加速器 の ビーム 管 が使う 超高真空 は マイクロパスカル に届きます。その下にあるのが ナノパスカル 以下の 極高真空 です。そこへ至るには、密閉した容器と、金属そのものから気体を追い出すための 200 度 で 何時間 もの焼き出しと、分子を押すのではなく捕らえる ポンプ が要ります。
その圧力でも容器は空ではありません。1 ナノパスカル には、なお 1 立方 センチメートル あたり 25 万 個ほどの分子があります。ずいぶん多く聞こえますが、同じ かさ の室内の空気にある 2500 京 個 と比べれば わずか です。大事なのは数ではなく 平均自由行程 です。分子はいまや、別の分子にぶつかるまでに 何千 キロメートル も進むので、隣に出あうよりずっと前に壁を打つのです。
まさにそこが 眼目 です。表面の科学は、試料が実験のあいだ きれいなままであることを求めますが、ふつうの圧力では、できたての面は およそ 1 ナノ秒 で吸着した気体の層に覆われます。1 ナノパスカル なら、同じ面が 何日 も きれいなままです。真空は空気を除くためではなく、時間を買うためにあるのです。
宇宙が自然な比べものになります。地球の低い 軌道 は およそ 1 マイクロパスカル で、まだ 大気 が 人工衛星 を引きとめ、やがて落とすほどには濃いのです。惑星のあいだの空間は ナノパスカル で数えます。星と星のあいだはさらにずっと低く、およそ 1 フェムトパスカル で、地上のどの ポンプ も並んだことがありません。最良の実験室の真空でさえ、星のあいだの空間より濃いのです。
光の圧力も似た領分に落ちます。太陽の光が完全に吸う面に当たると、地球の距離で およそ 4.5 マイクロパスカル を及ぼし、外側の 惑星 の距離では ナノパスカル まで下がります。太陽帆 はこの数で働くので、使える力を集めるには 巨大 で軽くなければならないのです。
1 ナノパスカル は、0.000000001 パスカル、0.001 マイクロパスカル、1000 ピコパスカル、あるいは およそ 0.000000000000145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。