テラパスカルからマイクロパスカルへの換算

テラパスカル（TPa）について

テラパスカル は、1000 ギガパスカル にあたる圧力の単位で、TPa と書きます。1000 万 バール です。技術者が造るもので、この圧力のもとで働くものはありません。この単位はむしろ、科学のまるで違う二つの片隅に属しています。知られているかぎりもっとも硬い材料の剛性と、大きな惑星の内部です。

この単位を地図のうえに載せたのは 炭素 の ナノ 構造です。単層の 炭素 ナノチューブ の ヤング 率は 1 テラパスカル に近く、グラフェン の 1 枚も同じで、重さに対しては、これまでに測られたなかでもっとも硬い材料になります。長らく基準だった ダイヤモンド は 1.2 テラパスカル です。この三つの数値こそ、材料科学にこの単位が姿を見せる理由のすべてです。

この水準の剛性は、強さと同じものではありません。ナノチューブ は引き伸ばされることに ものすごく 抗いますが、それを大量に束ねた実際の 繊維 は、はるかに低い応力で壊れます。管どうしが たがいに 滑ってしまうからです。1 テラパスカル の弾性率を 1 テラパスカル の破断強度と取り違えることは、これらの材料をめぐる一般向けの説明でもっともよくある誤りのひとつです。

惑星の内部は、本物の テラパスカル の圧力に達します。木星の中心は 3 から 4 テラパスカル と見積もられ、より大きな ガス 惑星の 核 はそれを超えます。そうした条件のもとで水素は金属のようにふるまい、それこそが惑星の磁場を生みます。つまりこの単位は、構造物にかかる荷重ではなく、物質の状態を言い表しているのです。

実験室も、いまでは短いあいだならここに届きます。レーザー による衝撃圧縮と パルス 磁場の手法は、試料を数 ナノ秒 のあいだ テラパスカル の帯へ押し上げます。その材料の密度と構造がどう応じるかを記録するには、それで十分な長さです。巨大惑星の内部条件のもとの物質について直に得られる証拠は、これらの実験だけです。

尺度を言えば、1 テラパスカル は大気圧の 1000 万倍であり、地球の中心の圧力のおよそ 3 倍です。この数はもはや人が感じ取れるものではなくなり、化学のありようが変わるほど近くまで押し合わされたとき原子が何をするかの記述になります。

1 テラパスカル は、1 兆 パスカル、1000 ギガパスカル、1000 万 バール、あるいは およそ 1 億 4500 万 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。

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。