4 マイクロパスカルからニュートン毎平方メートルへの換算

マイクロパスカル（µPa）について

マイクロパスカル は、パスカル の 100 万分の 1 にあたる圧力の単位です。記号は µPa です。実際に使われる圧力の単位のうちでもっとも小さいものの ひとつ で、その居場所をひとつの数に負っています。20 マイクロパスカル、空気中のあらゆる音の大きさを測るときの基準となる圧力です。

この数は聴こえの 閾値 です。およそ 1000 ヘルツ の高さで、健康な若い耳がとらえられるもっとも小さな音にあたります。音響学者が空気中の音のために デシベル の尺度を定めたとき、比べるための決まった圧力が要りました。そこで選ばれたのがこの 閾値 です。0 デシベル は 20 マイクロパスカル の音圧を意味し、道路や機械や演奏会について挙げられる デシベル の値は、すべてこの数に対する比なのです。

そこから続く尺度は急です。20 デシベル は基準の 10 倍、200 マイクロパスカル。60 デシベル、ふつうの会話は 1000 倍で 20 ミリパスカル。120 デシベル、痛みの 閾値 は 100 万倍で 20 パスカル です。耳は圧力にして 100 万対 1 の幅を覆っており、マイクロパスカル はその底に座っています。

水中の音響学は同じ単位を使いますが、基準が違います。水中の音は 20 ではなく 1 マイクロパスカル に対して表されます。海のなかでは人の聴こえの 閾値 に意味がないからです。この違いは たいへん 重く効きます。水中の デシベル の値は空気中の値と比べられず、ほかの補正をする前から、ふたつの取り決めの差は およそ 26 デシベル あります。ソナー の数値、鯨 の歌の測定、船の 騒音 の研究が いずれも re 1 µPa と 断り書き を添えるのは このためです。

音響学の外では、マイクロパスカル は真空の科学にあらわれます。よい 高真空 は 100 マイクロパスカル ほど、表面の物理や 加速器 が使う 超高真空 は、数 マイクロパスカル から ナノパスカル まで下がります。容器をそこまで引くには、壁に吸いついた気体を追い出すため、何時間も焼き出しをします。

この単位は、光の圧力や、実験室の器械が読み分けるごく小さな圧力の差にも顔を出します。マイクロパスカル で測られるものは、誰かが感じる力ではなく測定量です。基準の高さという取り決めが これほど 役に立つのは、まさにそのためなのです。

1 マイクロパスカル は、0.000001 パスカル、0.001 ミリパスカル、1000 ナノパスカル、あるいは およそ 0.000000000145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。

ニュートン毎平方メートル（N/m²）について

1 平方 メートル あたりの ニュートン は、1 パスカル にあたる圧力の単位です。記号は N/m² です。二つはただ同等なのではなく同一です。パスカル とは、この組み合わせに与えられた名にほかならず、国際度量衡総会が 1971 年にその名を採るまで、国際単位系の圧力の単位には名前がなく、そのまま書き下されていました。

二つの形が生き残っているのは、紙のうえで違う仕事をするからです。パスカル は短く、それ自体ひとつの単位として読めます。測定の結果にはこちらが向いています。1 平方 メートル あたりの ニュートン は次元を見せます。計算にはこちらが向いています。平方 メートル の面積を掛ければ ニュートン の力になる、ということが目に見えるからです。

構造設計は、この第二の性質に絶えず頼っています。積載荷重は 1 平方 メートル あたりの キロニュートン で定められ、住宅ならおよそ 1.5、事務所なら 3、人の集まる場所なら 5 です。その数値に床面積を掛ければ、梁 が受け持つべき荷重が キロニュートン でそのまま出てきます。キロパスカル と書いても同じ数値で正しいのですが、この一手が見えなくなってしまいます。

雪と風も同じ約束に従います。積雪の荷重は 1 平方 メートル あたりの キロニュートン で示され、穏やかな気候の 0.1 台から、山地の数 キロニュートン まで幅があります。外壁にかかる風圧も同じです。これらの荷重は、もともと力である自重と足し合わされますから、すべてを ニュートン のまま保っておけば、何ひとつ換算せずに済みます。

同じ組み立ては、接頭語 ひとつ下でも繰り返されます。1 平方 ミリメートル あたりの ニュートン はちょうど 1 メガパスカル であり、だからこそ材料の強度は、図面のうえで MPa と同じくらいよく N/mm² と書かれます。この型は見分けておく値打ちがあります。文書が圧力の単位を名指すかわりに力を面積で割った形を書くとき、それは書き手が読み手に掛け算を期待しているしるしなのです。

それ以外に二つの形を分けるものはありません。1 平方 メートル あたりの ニュートン で表したどんな値も、そのまま パスカル として書けますし、どの換算表もこの二つを ひとつ の項目として扱います。どちらを選ぶかは、その数がこれから何に使われるかの問題です。

1 平方 メートル あたり 1 ニュートン は、1 パスカル、0.01 ミリバール、0.00001 バール、あるいは およそ 0.000145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。