高度
高度（AltitudeまたはHeight）は、航空、幾何学、地理学調査、スポーツやその他の使用される文脈に基づいて定義される言葉である。一般的な定義では、高度は、参考測地系の面または点から鉛直または「上」方向への距離を表す。参考測地系自体も、文脈に応じてしばしば変わる。普通は、その地点の海面からの高さを意味する。
鉛直方向「下」への距離については、一般的に「深度」(Depth)という用語を用いる。
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航空や宇宙飛行における高度 [編集]
航空においては、高度という用語はいくつかの意味を持ち、その意味を明確にする修飾語を付けて用いられる（例えば、「真高度」("true altitude")等）か、文脈から意味が暗示される。高度情報を交換する集団は、どの定義の意味で用いられているかを明確にしなければならない[1]。
航空における高度は、海抜高度(Mean Sea Level, MSL)か、参考測地系に対する対地高度(Above Ground Level, AGL)のどちらかで測定する。
気圧高度は、フライト・レベルとして100フィート単位の数値で表され、転移高度（米国では18,000フィート、日本では14,000フィート、管轄国によっては3,000フィートのところもある）を超えると用いられる。フライト・レベルで飛行する間、高度は常に国際標準大気の気圧(1013.25hPa, 29.92InHg)に基づいて測定される。
フライトデッキでは、高度を測定する機械は、表面の表示が気圧ではなく距離のアネロイド気圧計から構成される気圧高度計である。
航空高度には、以下のようにいくつかの種類がある。
- 指示高度は、高度計の読み値である。
- 絶対高度は、直下の地表からの距離である。
- 真高度は、海抜からの上昇高さである。
- 高度は、ある特定の地点から上への距離である。
- 気圧高度は、気圧で測定した高さである。
- 密度高度は、空気の密度で測定した高さである。
高度の範囲 [編集]
- 対流圏 (Troposphere) - 地表から、極では8kmまで、赤道では18kmまで
- 成層圏 (Stratosphere) - 対流圏から50kmまで
- 中間圏 (Mesosphere) - 対流圏から85kmまで
- 熱圏 (Thermosphere) - 中間圏から675kmまで
- 外気圏 (Exosphere) - 熱圏から1万kmまで
高高度と低気圧 [編集]
地球の表面で平均海抜から高い領域は、高高度と呼ばれる。高高度は、海抜2,400mから始まると定義することもある[3][4][5]。
高高度では、気圧は海抜よりも低くなる。これは、空気をできるだけ地表に近づけようとする重力と分子をできるだけ拡散させようとする熱という2つの対立する物理効果の拮抗の結果である[6]。
低い気圧のため、高度が高くなるほど空気は拡散し、冷たくなってくる[7][8]。そのため、高高度の空気は冷たく、特徴的な高山気候となる。この気候は、高高度での生態系に大きく影響している。
地球の大気における温度と高度の関係 [編集]
詳細は「気温減率」を参照
気温減率とは、特定の時間と場所において、静的な大気の下で高度に応じて気温が低下する割合のことである。国際民間航空機関は、国際標準大気のモデルで、気温減率として、地表から11kmまでは1,000mあたり6.49℃、11㎞から20㎞までは一定温度の-56.5℃としている。これは、予想される最も低い値を取ったものである。標準大気は、湿度を含んでいない。国際民間航空機関による理想的な大気とは異なり、現実の大気の温度は、常に一定の割合で低下するのではない。例えば、高度によっては高くなるほど温度が上昇するような関係が逆転する層も存在し得る。
高度が人に与える影響 [編集]
詳細は「高度が人に与える影響」を参照
医学的知見によると、1,500mを超える高度で人体に影響が出始め[9]、5,500mから6,000mを超えると恒常的に耐えることはできない[10]。高度が増加するにつれて、気圧は低下し、酸素の分圧も下がって人体に影響が生じる[11]。2,400mを超えて酸素が欠乏すると、高山病や肺水腫、脳水腫等、深刻な病気の原因となる[5]。高度が高くなるほど、重篤な影響が生じやすくなる[5]。
人体は、呼吸や心拍数を速め、血液組成を変化させて高度に順応することができる[12][13]。高度への順応には、数日から数週間を要する。しかし、8,000mを超えると、人体は適応できず、死に至ることもある[14]。
高度地域にもともと居住している人々は、高度の影響で死に至ることは極めて稀である[15]。しかし、高度地域に居住している人々は、統計的に自殺の割合がかなり高い[16]。この原因については、今のところ明らかになっていない[16]。
運動選手にとっては、高度によりパフォーマンスにとって相反する2つの効果が表れる。瞬発力が必要な競技（400mまでの競走や幅跳び、三段跳び等）の選手にとっては、気圧の低下によって空気の抵抗が少なくなり、通常パフォーマンスは向上する[17]。持久力が必要な競技（5,000m以上の競走）の選手にとっては、酸素の低下によって通常パフォーマンスは低下する。スポーツに関する機関も高度がパフォーマンスに与える影響については認識しており、例えば国際陸上競技連盟は、1,000mを超える高地での成績は、公式記録としては記録されないとルール化している。
また、運動選手は、高度への順応を利用してパフォーマンスを向上させることもできる。高度への順応に関する体の変化は、パフォーマンスを向上させる[18][19]。これらの変化は、長距離走、トライアスロン、競輪、競泳等の持久力が必要な競技の選手が高地トレーニングを行う基礎となっている。
出典 [編集]
- ^ Air Navigation. Department of the Air Force. (1 December 1989). AFM 51-40.
- ^ “Layers of the Atmosphere”. JetStream, the National Weather Service Online Weather School. National Weather Service. 2005年12月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年12月22日閲覧。
- ^ Webster's New World Medical Dictionary. Wiley. (2008). ISBN 978-0-470-18928-3.
- ^ “An Altitude Tutorial”. International Society for Mountain Medicine. 2011年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年6月22日閲覧。
- ^ a b c Cymerman, A; Rock, PB. Medical Problems in High Mountain Environments. A Handbook for Medical Officers. USARIEM-TN94-2. US Army Research Inst. of Environmental Medicine Thermal and Mountain Medicine Division Technical Report 2009年3月5日閲覧。.
- ^ “Atmospheric pressure”. NOVA Online Everest. Public Broadcasting Service. 2009年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月23日閲覧。
- ^ Mark Zachary Jacobson (2005). Fundamentals of Atmospheric Modelling (2nd ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-83970-X.
- ^ C. Donald Ahrens (2006). Meteorology Today (8th ed.). Brooks/Cole Publishing. ISBN 0-495-01162-2.
- ^ “Non-Physician Altitude Tutorial”. International Society for Mountain Medicine. 2005年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年12月22日閲覧。
- ^ West, JB (2002). “Highest permanent human habitation”. High Altitude Medical Biology 3 (4): 401-407. doi:10.1089/15270290260512882. PMID 12631426.
- ^ Peacock, Andrew J (17 October 1998). “Oxygen at high altitude”. British Medical Journal 317 (7165): 1063-1066. doi:10.1136/bmj.317.7165.1063. PMC 1114067. PMID 9774298.
- ^ Young, Andrew J. and Reeves, John T. (2002). “21”. Human Adaptation to High Terrestrial Altitude. In: Medical Aspects of Harsh Environments. 2. Washington, DC. オリジナルの11 January 2009時点によるアーカイブ。 2009年1月5日閲覧。.
- ^ Muza, SR; Fulco, CS; Cymerman, A (2004). “Altitude Acclimatization Guide”. US Army Research Inst. of Environmental Medicine Thermal and Mountain Medicine Division Technical Report (USARIEM?TN?04-05) 2009年3月5日閲覧。.
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- ^ West, John B. (January 2011). “Exciting Times in the Study of Permanent Residents of High Altitude”. High Altitude Medicine & Biology 12 (1): 1. doi:10.1089/ham.2011.12101.
- ^ a b Brenner, Barry; Cheng, David; Clark, Sunday; Camargo, Carlos A., Jr (Spring 2011). “Positive Association between Altitude and Suicide in 2584 U.S. Counties”. High Altitude Medicine & Biology 12 (1): 31-5. doi:10.1089/ham.2010.1058. PMC 3114154. PMID 21214344.
- ^ Ward-Smith, AJ (1983). “The influence of aerodynamic and biomechanical factors on long jump performance”. Journal of Biomechanics 16 (8): 655-658. doi:10.1016/0021-9290(83)90116-1. PMID 6643537.
- ^ Wehrlin JP, Zuest P, Hallen J, Marti B (June 2006). “Live high?train low for 24 days increases hemoglobin mass and red cell volume in elite endurance athletes”. J. Appl. Physiol. 100 (6): 1938-45. doi:10.1152/japplphysiol.01284.2005. PMID 16497842 2009年3月5日閲覧。.
- ^ Gore CJ, Clark SA, Saunders PU (September 2007). “Nonhematological mechanisms of improved sea-level performance after hypoxic exposure”. Med Sci Sports Exerc 39 (9): 1600-9. doi:10.1249/mss.0b013e3180de49d3. PMID 17805094 2009年3月5日閲覧。.
外部リンク [編集]
- “Altitude pressure calculator”. Apex (altitude physiology expeditions). 2006年8月8日閲覧。
- “The Race to the Stratosphere”. U.S. Centennial of Flight Commission. 2006年3月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006年1月25日閲覧。
- Downloadable ETOPO2 Raw Data Database (2 minute grid)
- Downloadable ETOPO5 Raw Data Database (5 minute grid)
- Calculate true altitude with these JavaScript applications
- Find the altitude of any place
