大気に働く力

質問

飛行機はどうして地球の自転に置いて行かれないんだろう？と思い色々調べたところ、みんな「空気に慣性力が働いているから」といった答えでした。
ではどうして空気に慣性が働いてるんでしょうか？
「慣性とはそのままの状態であり続けようとすることであり、見かけ上の力である」のような記述もあったので、質問を言い換えると、空気に働いている「自転についてこさせる力」とはどんな力なんでしょう？

もうひとつ、関係ないかもしれませんが、気圧とは「空気の重さ」である、とよく説明されていますが、ではどうして全ての方向から等しい圧力が加わるんでしょうか？
また、無重力の宇宙船内ではどうやって気圧を発生させてるんでしょうか？

回答No.3

noname#215107 · ベストアンサー

以下、知っている範囲ですので、参考までに。

実は、空気は地球の自転に完全についていけていません。地球の大気には空気が移動する現象があります（いわゆる”風”です）。
低気圧、高気圧などの要因以外に、地球の自転によっても風は発生します。
例えば北半球では、まっすぐな空気の流れがあったとすれば、右に曲げられます。コリオリの力という見た目の力です。
例えば、反時計回りに回転するターンテーブルの上を絵の具を塗った足でまっすぐ歩こうとすると、ターンテーブル上には右にカーブした足跡が付きます。
北半球の台風は、風の進路が台風の目に対して右方向にずらされるため、結果として左回りに吹き込む台風となります。

＞気圧とは「空気の重さ」である、とよく説明されていますが、
＞ではどうして全ての方向から等しい圧力が加わるんでしょうか？

空気や水は接する物体にあわせて自由に形を変えますので、上からも下からも同じ圧力がかかります。

＞気圧とは「空気の重さ」である

これは、誤解を生みやすい説明だと思います。
気圧とは、空気の分子が物体などにぶつかって生じる圧力のことです。ぶつかる回数が多いほど、圧力が大きくなります。
空気は、気体の分子が飛び交っている状態です。分子が物体にぶつかると、物体が押されます。
空気の密度が高く温度が高いほど、一定時間内に物体にぶつかる回数が多く（＝気圧が高く）なります。

ビニール袋に空気を入れて口を閉じて、押さえようとすると反発します。
これは、ビニール袋内の空気の分子が、数え切れない回数でビニールにぶつかっているからです。
ビニール袋を押さえると空気が圧縮され密度が高くなりその回数も増えるので反発します。

ビニール袋が破裂しないのは、外の空気の分子も同じ回数ぶつかっているからです。
＞無重力の宇宙船内ではどうやって気圧を発生させてるんでしょうか？地球の空気を堅い容器にいれて宇宙へ持っていけば、そのままの気圧が保てます。空気はすでに１気圧程度に圧縮された状態で持っていくので、重力のあるなしは、関係ありません。

文章がまとまってないので、分かりづらかったら補足質問してください。

お礼

詳細な説明ありがとうございます。
＞気圧とは、空気の分子が物体などにぶつかって生じる圧力のことです。
PV=ｎRTってやつですね。納得いきました。
この等式に重力とか出てこないのが不思議だったんですが、重力は気圧に直接関係してるではなく、重力が空気や水を圧縮＝密度増させて、その密度が気圧をもたらすということなんですね。

もし違っていたら突っ込みお願いします…。

回答No.4

debukuro

大気の上の大気はその下の大気との摩擦によって引きずられます。
摩擦力が働くのは上の空気が重力で下の空気に圧しつけられているからです。
摩擦力けっこう強くて平滑な円盤を回転させるだけの摩擦ポンプなんてものがあるのですよ。

お礼

なるほど、そこにも重力が関わってるんですね。
大変勉強になりました。

回答No.2

root16

空気を水に置き換えると
イメージしやすいです。
流体が動きについてくるのには粘性も関係します。

また、圧力については
気体の状態（多くの分子がバラバラに飛び回っている）
を考えれば、
固体と違って1方向からの圧力にならないことが
分かるのではないでしょうか。

お礼

ありがとうございます。
＞流体が動きについてくるのには粘性も関係します。
参考になりました。
粘性とは何か、までは考えないことにします。

回答No.1

debukuro

どうして空気に慣性が働いてるんでしょうか？
空気には質量があるからです。
慣性を発見したニュートンはこういっています
質量は慣性を持っている
その理由については
質量に備わった本質であり我仮説を導入せず。
これ以上の質問はニュートンにどうぞ。

空気に働いている「自転についてこさせる力」とはどんな力なんでしょう？
地表と大気との摩擦です。

ではどうして全ての方向から等しい圧力が加わるんでしょうか？
パスカルの原理が働いているからです。

無重力の宇宙船内ではどうやって気圧を発生させてるんでしょうか？
ゴム風船に空気を入れたのと同じことです。
空気同士が圧し合うからです。

物理小事典を買って自習してください。

お礼

＞地表と大気との摩擦です。
ありがとうございます、これが一番知りたかったんです。
上の方の回答を参考にすると、地表に接してない空気は粘性の影響を受けてるということでしょうか。
空気同士の摩擦というのもあるのかもしれませんが。