標高を科学する　(目次）

• 標高が関係する物理学の一覧表
• ここの標高を知るだけで大変
• 「標高」と「海抜」の違い
• 標高が上がると気圧が下がる
• 気圧から標高を、標高から気圧を計算する
• クルマの高度計は誤差が大きい
• 自分がいる場所の標高を知る方法
• ご飯がうまく炊けない
• 菓子袋がパンパンに膨れ上がる
• スポーツ選手が高地トレーニングをする理由
• 体感温度について
• 気圧と健康
• 標高と紫外線


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「標高が関係する物理学」の一覧表

最初に結論というか総論というか、標高の変化でいろんな数値がどう変化するかをまとめたデータを掲出します。
このあと随所でこの一覧表を使いますので、そのたびにこの場所まで戻っていただくことになります。素人計算の部分もあり、はじきだすのに都合がい いように我が居場所を1800�bとしたところもあります。とにかく多彩な場面で標高差が関係していることが分かるかと思います。

※平地（海抜０�b）での気温　�@１５℃　�A３０℃の場合について標高ごとの温度差を並記。
　　我が山墅の標高は1760�bだが1800�bとして計算。小数点２ケタで四捨五入。

この場所の標高を知るだけで大変だった

「亜高山帯」の定義をみると「低山帯と高山帯の間。本州中部では海抜1500〜2500メートルぐらい。主に、トウヒ・シラビソ・コメツガなどの高木の針葉樹が生育 する場所」とあります。周りをみるとまさにその通りの植生です。

マラソンはじめ多くのスポーツ選手が高所トレーニングをしています。その理由は後述するとして、だいたい標高１５００メートル前後で実施しているようです。我 が山墅はそれより上にあるわけで、毎日が高地トレーニングと言っていいほどです。

この場所の正確な標高は「１７６０メートル」です。「Google Earth」では「１７６５メートル」と表示されるのですが、アナログ観測の方を採用しておきます。 経緯度でいうと「北緯35度59分29.42秒」「東経138度25分1.45秒」に我が山墅があります。なかでも標高を 知るまでに数年かかりました。国土地理院の「5万分の一図」はまず己の居場所を判読するのが大 変で、等高線を数えてももうひとつでした。カーナビの普及とともに気圧計や温度計さらには高度計を搭載したクルマがふえてからは計器に頼りましたが、誤差が 大きくてよくわかりません。気圧変化を利用したもので、それがアバウトな理由を理解する物理学の知識を得るまでただクビをかしげるばかりでした。

小中高校を大阪の南郊で過ごしました。二上山（にじょうざん）と金剛山（こんごうさん）が毎日見える場所で、ともにハイキングや冬山登山で何度も登ったこと があります。金剛山は奈良県御所市と大阪府南河内郡千早赤阪村との境目にある山です。高山というイメージがあったのですが、この山の標高がなんと”たったの ”「1125メートル」です。母の故郷、山形県米沢市からスキーや温泉で何度も蔵王温泉に行き、樹氷の中に立ったときは南極大陸と見まごうばかりでしたが標高は 「1661メートル」です。関東平野にそそりたつ筑波山（つくばさん）はたかだか標高「877メートル」にすぎません。山墅から見える浅間山の「2568メートル」に はわずかに負けますが、私がいる「１７６０メートル」がいかに高いところか分かっていただけるかと思います。

「標高」と「海抜」の違い

冒頭で亜高山の定義に「海抜」を使いました。「標高」とどう違うのか、と疑問に感じる人もいるかと思います。 国土地理院の定義によると、

「標高」
水準点を基準に測定した、その土地の高さ（鉛直方向の位置）のこと。

「海抜」
標高の測り方のひとつで、平均海面を基準（０メートル）として測った標高のこと。

以前は標高と海抜を使い分けていました。測量上の基準地点である「水準点」からの高さを「標高」と言うのに対して、「海抜」というのは「平均海面」からの高 さです。海面は風や月、太陽の動きによってたえず変動しているため、長い年月連続的に観測（験潮）した結果の平均を「平均海面」といいます。「平均海面ゼ ロメートル」からの高さが「海抜」です。

現在は、平均海面を０メートルとして水準原点の標高を定義しなおしたので、結局、「標高＝海抜」となり、正式には海抜ということばを使わなくなりました。し かしいろいろな地図を見ても分かるとおり、両者は混在していますが、そのうち淘汰されるでしょう。

水準点と標高のはかり方

水準原点は小豆島産の花崗岩の石造りで軒高4.3メートル。この中の原点標石に水晶板が埋め込んであります。､この水晶板の目盛ゼロの線（法令では「零分画線 の中点」という）が基準となります。この「日本水準原点」は、東京都千代田区永田町１-１ の 国会前庭北地区内（憲政記念館付近）にあります。
ローマ風神殿建築にならいトスカーナ式 オーダー（古典建築の構成原理）をもつ本格的な模範建築で、建物正面には「大日本帝国」「水準原点」の凝った文字が 右から横書きで書かれてあり、「大日本帝国」の文字が残っている建物としても貴重とされ、東京都指定有形文化財（建造物）に指定されています。

国会前にある日本水準原点

この「日本水準原点」に基づいて全国の主要な国道・県道沿いに約２キロメートルごとに２万点の水準点が設置されています。これを基準にして２点間の高さの差を求 めるもので、微少な地殻変動の調査などにも使われる精度の高い測定方法で「水準測量法」といいます。日本中の標高はこの水準点を元に水準測量されたものがその 土地の高さとなります。

このほか、標高を測定する方法は、全国に設置されている三角点を使い、複数の三角点から見たときの水平面からの角度と距離で標高を求める方法や 現在では人工衛星を活用して緯度・経度、高さが測定できる全地球測位システム（ＧＰＳ）を使う方法も利用されています。

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標高が高くなると気圧が低下するわけ

理科の実験で学んだことですが、100センチの水銀柱を引っくり返したとき、上部に真空部分を残し（トリチェリの真空）76センチで安定しますが、このときの圧力 が「1気圧」です。この76センチから、１気圧は「760mmHg」（760ミリメートル　エイチジー。Hgは水銀の化学記号）とか「760水銀柱ミリメートル」とか表記され ます。

トリチェリの真空

【トリチェリの真空 】
井戸から水を直接吸い上げることが出来るのは１０メートルくらいが限度であることは経験で知られていた。1643年、トリチェリはこれを説明するための実験を行 った。一方の端が閉じたガラス管に水銀を満たし、これまた水銀を満たした皿に立てると、筒の中の水銀は徐々に下がってきて高さが 760mm になったところで止 まり、上の部分は真空になることを発見した。

760mm は大気圧と水銀の重さがつり合った状態であり、空気による圧力、大気圧によって液体が押されているのだという結論に達した。同時に、水銀柱の高さは 日々微妙であるが変化することも発見した。また、水銀柱のある場所によっても変わることも分かった（このため水銀気圧計の発明者ともされている）。

この真空部分は「トリチェリの真空」と呼ばれ、1気圧＝760Torrと表記される。圧力の単位トル（Torr」）はトリチェリの名前にちなむ。

水銀柱の高さをミリメートルで測り、それで気圧を表わす方法は、今でも血圧測定にその風習が残っています。血圧が100とは、100mmHg（100水銀柱ミリメートル）の ことです。

同時に気象学では海面上での標準の大気圧、1気圧は「1013.25hPa」（hPa＝ヘクトパスカル）と表記されます。この数字は水銀の密度と重力加速度からはじき出さ れるものですが、複雑なので計算式は省きますが、１平方メートルあたり「1.01325×105Pa」という圧力になります。これは１平方メートルあたり１０トンほどで、 人間誰しも巨大な重さに耐えているわけです。誰も意識しませんが。

この「Pa」はパスカルと読み「パスカルの原理」にちなむ単位です。かつて圧力はbar（バール）という単位で表していました。気圧はその1000分の１のm（ミリ）を 用いて、mb（ミリバール）という単位を使っていたのですが、国際単位を使う取り決めから日本においては、1992年12月1日からミリバールと同じ値になるヘクトパ スカル（hPa）に置き換えられました。「ヘクト（h）」というのは100倍を表す接頭語で、「１Pa」の100倍が「１ｈPa」です。

大気圧は高度や緯度によって変化します。大気圧は上方の空気の重みを示す圧力ですから高所へいくほど低下します。どんどん高度を上げると、宇宙飛行士が大気 圏を脱出して行き着く無重力の世界です。

高度上昇と気圧低下の比率は計算できます。低高度では概ね10メートル上がるごとに1hPa下がります。高度5500メートルでは地上の半分になります。エベレストなど 8000メートル級の山でベテラン登山家があえいでいる映像を見ることが多いですが、下界より気圧が4割ほどしかないわけで酸素も比例して下界の4割、どれだけ苦 しいか分かります。

気圧から標高を、標高から気圧を計算する

以上の物理学を利用して、現在地の気圧が分かれば標高が算出できます。逆に標高から現在地の気圧を求めることも出来ます。これを利用したのが「高度計」です。 身近なところでクルマや腕時計に付いています。高度は英語で「Altitude」、高度計は「Altimeter」なので計器には「ALT」などと表示されているかと思います。 デジタルでリアルタイムで刻々と表示されますが、以下の複雑な計算式を行っているのです。

高度が上がれば気圧が下がる。その下がる比率は一定だ、とすると一定の数式が成り立ちます。物理学の授業ではないので、どうしてこの式になるのかの過程は 省き、結論だけ記します。

気圧から標高を知る数式

電卓片手にはじき出すのも楽しいかもしれませんが、複雑で頭痛を起こしそうです。しかしよくしたもので世はネット時代、この複雑な計算を無料で引き受けて くれるサイトがあります。高度計がついた腕時計などを販売しているカシオが提供している「高精度計算」です。クリック一つで計算してくれます。

気圧から標高を計算してくれるサイト

逆に、現在いる場所の標高が分かれば、気圧が分かります。これも下記のような複雑な計算式です。

標高から気圧を知る数式

これも、同じく上のサイトでたちどころに計算してくれます。

標高から気圧を計算してくれるサイト

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クルマの高度計の誤差が大きいわけ

高度による気圧の変化を利用した高度計は私のSUVにも付いていますが、誤差が大きくてあまり使い物になりませ ん。いつも山墅に着いたときにみるのですが、実測1760メートルの標高に対して50〜60メートルの違いが出ています。

これは高度により空気の密度が異なるため、高度上昇に対する気圧低下の比率が一定ではないことに起因します。大雑把ですが標高0�bから1000�bまでは1hPa変動す ると高度計では9�b、標高1000-2000�bでは10�b、標高2000-3000�bでは11�b、3000�b以上では12�b変動します。

誤差が生じるもうひとつの要因ですが、そもそも毎日、高気圧や低気圧の接近で気圧が変化しているためです。高気圧に覆われた晴天の日と低気圧が通過した場 合ではかなり違います。分母となる気圧が変化すれば違いが出るのは当然で、高度計が毎回違う数値を示すのはこうした理由からです。計器の数値は「だいたいの目安」くらいに考 える方がいいでしょう。

我が山墅は高度1760メートルにあります。一方、東京で私がいる場所は世田谷区です。国木田独歩が描いた「武蔵野」台地は現在の渋谷近くまで伸びていました。 ですから、ここは武蔵野の東の端に位置しているということになります。台地なので標高で３９メートルほどです。自分の居場所の標高を知る方法は次の項を見て ください。計算上めんどうなので東京湾上、高度０メートルの東京を出発するとします。そこが標準の「1013.2hPa」だったとすると、「高度1700 �bで824.9hPa」、 「1800�bで814.9hPa」 と下がっていきます。冒頭の一覧表参照。高度計はその「hPa」から高度を出すのですが、上述のように気圧が変化する要素が多いので、誤差が出ます。途中の道路わきなど に実際の標高が出ている場所を見かけたらこれで頻繁に修正する必要があります。

さらに気温も関係します。高度計が、標高100�bを示しているときの実際の高度は、真冬（0゜C)では 約 96�bくらいですし、真夏（25゜C) だと約105�bといった誤差 が出ます。計器の誤差が大きいわけです。

自分がいる場所の標高を知る方法

標高を知る必要などこれまで限られた人しかなかったでしょう。ところが2011年3月11日の東日本大震災以降多くの人が意識するようになりました。大地震による津波は想定をはるかに超えるものでした。 大抵の堤防や原発は１０メートル前後の想定で作られていますが、今回は１８メートルというところがあり、崖などで跳ね上がったところでは３４メートルに達しました。それ以上の標高に避難したり家を 建てる必要に迫られた人たちがいっせいに標高に注目し始めたわけです。

名のある山や峠には標高が表示されていますが、その途中の山腹、丘陵地帯の標高や都市などで自分がいる場所の標高はどうして知ることができるでしょうか。いくつかの方 法があります。自分が住んでいる土地の標高は、市区町村の役所で分かります。管轄区域の高低を知ることは土木工事に必須ですから把握しています。しかし、こ こでは「自分で調べる」ということにこだわってみます。

登山などで「五万分の一」地図を使った人ならお分かりでしょうが、これでもある程度のことはわかります。しかし丸善など大きな書店に買いに行かねばなりま せん。世はネット時代、それより倍も詳細なものがインターネットにアップされているのです。

国土地理院の二万五千分の一地図　(http://watchizu.gsi.go.jp/)です。

意外に知られていませんがクリック一つで日本全国の詳細な地図が手に入ります。大変便利で他にも使えるので上のURLを覚えておくといいでしょう。これで標高を 知るには、ところどころに標高の記入があるので、自分の知りたいところまで等高線をたどって数えることで数値が出ます。

「八ヶ岳高原 海の口自然郷」を2万5千分の1地図で見る
上は全国版ですが、我が山墅のある「八ヶ岳高原 海の口自然郷」部分をアップさせたものが下記の地図です。（地図下のリンクボタンのクリックで飛び ますが、表示されないときは右上にある「地図が表示されない場合はこちら」を再度クリックしてください）

地図記号の例

国土地理院「2万5千分の1地図」へ (ここクリックでリンク先の大きなサイズに）

これを基に地図の読み方、標高の算出方法を説明します。表示される地図が大きすぎる場合はマウスの中央にある回転リングを手前に回せば小さくなります。
ご覧のように詳細な標高が記入されているわけではありません。 自然郷に限って言えば音楽堂のあたりに「1585.6」、登山口の下の方に「1706」という標高があるだけです。これを基に自分で”測量”するわけですが、「1706」で説明すると、すぐ右側の等高線が「1700」メートルになります。等高線は 10メートルごとに引かれているので、自分の知りたい地点まで数えます。

地図上の記号は小中学生が習うものですが、右に関係するものだけ抜き出しました。「Ｑ」のように見えるものは広葉樹林、尖った「Ａ」のように見えるものは針葉樹林で、「小」のようにみえるのは荒地というわけです。現在と違うではないかと 言う所があるかもしれませんがこれは測量時点での形状です。

地図上を右クリックでこのストリートビュー が出る。最上段に海抜表示が出る。

ネットではいろんな地図サービスがあります。このうち、標高が出るものがあります。他にもあるのかもしれませんが私が知るのは、Mapion（マピオン）です。

Mapion（マピオン）　（http://www.mapion.co.jp/）

最近、グーグル・ストリートビューが日本でもサービスが開始されました。マピオンはこれと提携していて、地図上で知りたい地点を表示して、右クリックすると現在地のストリートビューが出るのですが 、この中に緯度経度などの数値と一緒に「標高」表示があります。なぜか本家のストリートビューには標高は掲出されません。

地図上にこういう形で標高が出る。

Topocoding API　　（http://topocoding.com/）

Mapion（マピオン）は日本だけ、またグーグル・ストリートビュー（まだ日本の都市の一部だけで、車載カメラが各地を撮影している最中）が撮影済みのところだ けという制約がありますが、こちらは世界中の標高が出るので一番のおすすめです。英文サイトですが日本列島では日本語表記で、地図上をクリックやドローイングするだけですから説明はいりますまい。

そればかりでなく、自転車でサイクリングするときなどに便利ですが、地図上で出発地から目標地点まで、ルートに合わせてダブルクリックしていき、最後に地図 の下にある　「Update altitude profile 」というところをクリックすると、全行程の距離と高度がグラフ表示されます。自分が自転車などで出かけると き目的地までの高低差を事前に知るということもできます。

以上で紹介したものはネット上にアップされているサイトなのでクリック一つでたどり着けるものです。このほかに「Google Earth」という優 れものがあります。これは衛星写真をもとに立体表示から、ストリートビュー、位置通報にいたるまで現在利用されている地図ツールのほとんどがこの情報が 基になっているもので、警察のパトカーもこれで駆けつけてくるほどです。

余談ですが神奈川県警の新庁舎が出来たとき、最上階に通信司令室が作られました。今も下から見えますが、円盤状の張り出しがある部分です。このとき新聞社の横浜総局長をしていたので 招かれたのですが、広報の説明は「すべてのパトカーの現在地がボードに表示され、その誤差は１５メートル」というものでした。このころ福島県の親戚のところに行くのに、クルマの カーナビは海の上を走っていたくらいで、その精度に大いに感心したものです。現在は複数の衛星からのGPS電波で計測でき誤差は1メートル以内です。

「Google Earth」は無料でダウンロードできますから、パソコンに取り込んでおくといいと思います。いろんな場面で役立ちます。この機能を使うため には、まず公式サイトからGoogle Earthのソフトを　ダウンロードする必要があります。

「 Google Earth 」　　（http://earth.google.com/）

八ケ岳の我が山墅を表示させると…。

私は東京都世田谷区にいますが、試しにここの住所を入力してみると�Aでは標高「３３メートル」と出ます。一方�Bでは「３９メートル」です。この６メートルの誤差 はどうして出るのか、素人考えですが、こういうことではないでしょうか。

ストリートビューは３６０度カメラを積んだクルマが各地を実際に走って撮影しています。このとき上で紹介したように気圧差を利用した高度計を使っていて、そ の数値が記録されているのではないか。一方、�Bの方は同じグーグルでも衛星写真やＧＰＳからはじき出した数値なのではないか。

そういうわけで、気圧差による誤差は大きいと書いたとおり、我が居場所の標高は「３９メートル」としておきます。違っていたらまた報告することにします。

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ご飯がうまく炊けない

我が家の必需品、圧力釜。今はもっといいものが 出回っているだろうが、２４年前から重宝している。

こういうことです。標高が上がると気圧が下がる。気圧が下がると水の沸点が下がる。釜の中の沸点が低いままご飯を炊くから「生煮え」状態になるという現象で す。

誰でも知っていることですが、水は１気圧の下では100℃（厳密には99.974℃）で沸騰します。しかし高度が上がると気圧が下がり同時に沸点も下がります。気圧低 下でどのくらいの沸点になるか、標高と沸点の変化は冒頭の一覧表のようになります。これは下記の計算式に因っています。

スクレの圧点温度＝100+0.0367(p-760)-0.000023(p-760)(p-760)

圧力鍋で加圧するわけ

気圧と沸点の関係は複雑なので噛み砕いた説明をすると、地上（高度0�b）の標準気圧は「1013.25hPa」ですが、富士山頂（3776�b）での気圧は 630hPaくらいにな ります。冒頭の一覧表を見ると沸点は88度です。エベレスト（8850�b）では、気圧が300hPaくらいで沸点も70℃くらいに下がります。さらに高度が上がると、沸点 もどんどん下がり、2万�bでは人間は体温で血液が沸騰して即死してしまいます。高空を飛行する戦闘機のパイロットが耐圧の飛行服を着用しているのはこうし た理由からです。

菓子袋がパンパンに膨れ上がるわけ

大雑把な計算ですが「海抜が1,000�b上がるごとに気圧は約10％ずつ下がる」と言えます。富士山頂（海抜3700�b）では気圧は約37％減の0.63気圧、それより低い ですが我が山墅（1760�b）で計算すれば約17.6％減の0.82気圧ということになります。

山に持ってきた菓子袋はパンパンに。

逆に山から持ち帰ったペットボトルはペシャンコに。

私がいる高度では大丈夫ですが、さらに高山になると、インスタントコーヒーなど密封された缶の蓋を開けると気圧差で中身が爆発したように噴出します。まず小さ な穴を開け、中の空気を抜いてから開けなくてはならなくなります。

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スポーツ選手が高地トレーニングをする理由

高地トレーニングという言葉をよく聞きます。マラソン、レスリング、水泳、柔道…多くのスポーツが取り入れています。ここ八ケ岳の我が山墅のすぐ隣にある 八千穂高原は我が家族が温泉に入りに行くところですが、ここは日本のトライアスロンと自転車の選手が高地トレーニングに毎年やってくるところです。

ｗ杯日本チームのスイス高地トレーニング

この静かな山村で行われた合宿を伝える新聞記事にはこうあります。。

日本代表の高地対策は、出発前から始まっていた。Ｗ杯２３人のメンバー発表後に各選手には低酸素マスクが配布され、毎日１時間は装着するよう義務づけられた。 また高地では水分の吸収が早くなるため、日本にいるときから１日に水を１．５リットル以上飲むよう指示が出ていた。中沢佑二選手（DF)は「体は全然大丈夫。 それより（水を多く飲むため）トイレに行きたい」と笑わせた。

長谷部誠（MF、主将）は　「多少息苦しさは感じたけど、大丈夫。長いボールをけると揺れる感じがする」と高地の印象を語り、中村憲剛選手（MF）は「力強くけ っていないのにボールがのびた」と高地の特徴を語った。

水を飲む理由は次の項で説明するとして、「ボールがのびる」という方の物理学は次のように説明できます。空気が薄い高地では空気抵抗が弱まるため、低地とは ボールの軌道に差が出るのです。たとえば、すぐ隣に八ケ岳高原カントリークラブあります。我が山墅とほぼ同じ1750メートほどの標高で、毎夏、親戚友人とコン ペを開いているところです。ここの”売り”は「ドライバーもアイアンも二番手以上違います」というものです。キャディーは誰でもスコアがよくなります、とい うのだが、我が技量ではほとんど恩恵を受けたことがありません。でも体験的物理学は理解しています。「よく飛び、よく曲がる」のです。

ではなぜ、運動選手が標高の高い場所でトレーニングを行うとよいのでしょうか。それは、標高の高い場所では空気中の酸素が少ない、つまり低酸素状態にある からなのです。冒頭の一覧表を見てもらえば分かりますが、私がいる場所の標高を1800メートルとして計算しましたが、平地の８０％の酸素しかありません。なんだか 高山病が心配されるように思われますが、実際は生活するうえでほとんど意識することはありません。

こういうところでは、体はより多くの酸素を効率よく取り入れ、より多くの血液を全身に送り出すようにしようとします。新陳代謝が活発になり、自然と呼吸循環 の機能が鍛えられるのです。

酸素の取り込みをはかるためまず「赤血球が増加」します。人間の体はなんとか低酸素状態を回避しようとして、酸素を運搬するための赤血球やヘモグロビンを増 産するのです。つまり高地にいるだけで、平地に住んでいる人に比べて、赤血球やヘモグロビンの値が高くなってくるのです。

この、赤血球を増やす作用がある物質はエリスロポエチンといいます。赤血球は酸素を全身に運ぶ働きをしていますが、これは骨髄で作られています。エリスロポ エチンは主に腎臓で作られていて、ここで血中の酸素濃度を感知します。酸素濃度が低いとなるとエリスロポエチン量を調節して骨髄に赤血球の増殖を促すのです。

一度増えた赤血球は急には減りません。時間の経過と共に、しだいに適正な量に落ち着いていきます。ですから、トレーニングを終了してすぐ平地に戻りそのまま 試合に臨めばいい体調が保てるというのが医学的にみた高地トレーニングの利点なのです。マラソン選手は赤血球の絶対量を増やすために高地でトレーニングして いるといえます。我々一般人でも高地にいるだけでヘモグロビン増加の効果が現われます。

ただし、運動量が激しいスポーツでは脱水に陥りやすくなります。赤血球が増えすぎて血が濃くなると、血管がつまりやすくなって危険なので、上記のサッカー選 手のように水を多く飲むように指導されるのは血液をサラサラにしておくためなのです。

高地トレーニングのメリットのもう一つは、心肺機能が強くなることです。低酸素状態で運動をする場合、平地において運動をするのに比べて、同じトレーニング メニューでも、より多くの心肺負荷をかけることになります。したがって、筋肉や関節などに無理な負担を強いることなく、心肺機能を鍛錬することが可能になる のです。

たとえば、平地で３キロのランニングをするよりも、高地で１キロのランニングをした方が、膝や足首などに負担をかけず、効果的に心肺機能を鍛えることが可能 だということです。そうすれば、トレーニングにかける時間も短縮できるメリットがあります。

標高の高いところに住んでいる人達は、スポーツ選手でなくとも、日常の動作によって鍛えられているので、平地に住んでいる人に比べ、高い心肺能力を持ってい ます。もっとも私には実感がありませんが。

ヘモグロビン増加だ心肺機能強化だ、といっても、低酸素の状態があまり厳しすぎると、人体の細胞は正常に機能しなくなります。高山病がそうですが、気分が悪 くなる、意識がもうろうとするなどの症状が現れます。

また、標高の高い場所においては、重力の影響が小さくなることから、走ったり飛んだりしたとき、同じ能力でもよい記録が出ます。これは、試合をする上では有 利な話ですが、筋力トレーニングにとっては逆に不利な条件であるともいえます。より重い負荷をかけないと、楽な運動になってしまうからです。

高地トレーニングは、心肺機能の鍛錬には有利ですが、筋力トレーニングには不利であるという面があります。この問題を回避するため、標高の低い場所で、高地 トレーニングと同等の効果を得ようとする試みが行われています。トレーニングルームの室内を低酸素状態に保ち、その中で運動を行うというものです。特別な 設備が必要で誰にでも出来るというものではありません

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体感温度について

八ケ岳のこのあたりはとりわけ寒いところで、我が家の記録計では「マイナス２０．４度」という日がありました。マイナス１０℃くらいはざらですが、同じ 「マイナス１０℃」でも、風のあるなしで寒さの感じはまるで違います。
2006年3月21日、赤岳で３人のベテラン登山家が遭難しました。「八ケ岳の天気」のくだりで「当日の気温はー１９℃だったが、彼らは体感温度ー３７度で凍死し た」と書きました。このように体感温度は計算ではじき出すことができます。

私たちが感じる熱さ、寒さの感覚、すなわち体感は、温度、湿度、風速、放射熱の４温熱要素に、体感者の作業量や着衣の多寡という２つを加えて計６つの要素 によって決まります。このうちどこに重点を置くかの違いですが、体感温度の計算式は２つあります。

�@ミスナール体感温度　（℃）＝T−1/2.3×（T-10）×（0.8- H/100）

�Aリンケ体感温度　（℃）＝T−4√V

二つの式の要素で分かるとおり、無風状態での湿度による体感温度の変化に着目したのがミスナールの式です。一方、湿度を考慮せずまた日射がない状態で風速 での体感温度の変化を数式化したものがリンケの式です。リンケの式によれば、風が吹くと体表の熱が奪われるため風速が1m/s増すごとに体感温度は約1℃ずつ低 くなります。

このことから、ミスナール法は「湿度が高く、風がない」ほど暑く感じる夏の蒸し暑さを表現する場合に使い、リンケ法は冬に強風で体温を奪われての低体温症 など寒さを表現する場合によく使われます。

上で書いたようにミスナール、リンケ両方式とも一長一短があります。そこで最近ではミスナール方式に風速というリンケ方式の要素を加味した計算式が香港天文 台から提案されています。下記で紹介するように大変複雑な計算式ですが、これをＷＥＢで計算を引き受けてくれるサイトがあります。上で紹介したカシオの高精度計算サイトです。

左の複雑な計算式
「改良型の体感温度」を計算してくれるサイト

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気圧と健康

標高が高いと平地に比べて気圧が低くないるのは冒頭の一覧表の通りです。気圧が低いといろいろな物理現象が起きますが、もうひとつ健康にも影響が出ます。特 に気管支と肺に関して気圧が関係します。

我が家の長女とその家族は我が山墅にたびたびやってきますが、次女はほとんど上がってきません。気管支喘息が悪化するからです。私も小児喘息で小中学校は 半分しか行ってませんし高校はあと8日休むと留年というくらいの出席日数でした。それが次女に遺伝したかと思うと申し訳ないのですが、私の方は現在ステロイド 療法による喘息治療が進み、まったくと言っていいほど発作は起きません。

ですが、この療法は個人差があるらしく、次女にはいまひとつ効かず、山墅に上がってくると息苦しくなり、もう東京に帰ると言い出します。それで下山しはじめ て20分ほど走った清里あたりでケロリとします。このあたり標高1100メートルくらいですから、高度にして600メートルで大変な違いが出るのです。

物質は高い方から低い方へ、濃い方から薄い方へ移動します。「息を吸う」とは肺が拡がり空気が肺に入っていくことです。気圧が低いといつもより肺に空気が入 りにくくなります。気管支喘息の発作は、気圧が前日よりも下がる日、つまり雨の降る前とか台風の前といった低気圧の接近とともに起こりがちです。
中でも台風は相当気圧が低い気団です。私の経験では台風が九州のはるか南にあり、まだ台風の気象予報がテレビやラジオで流されるずっと前から息苦しくなりま した。次女もそうだと言います。

気圧低下と病気との因果関係については明らかされていませんが、推定としては、低気圧が近づくと体内にヒスタミンなどの物質が増大し、これが自律神経に作用 を及ぼし発作を起こしたり痛みを感ずるのではないかといわれています。気管支喘息の発作は、副腎皮質を通じて行われる外界への変化への適応力が落ちるためだと されます。

高山や高空では他にも人体に影響が出ます。これは空気中の酸素の含有量が地上と同じでも、気圧が低いために酸素の圧力も低下します。これによって赤血球の 酸素結合力が弱まって、血中の酸素が不足してきます。そこにもってきて、標高が高いことにより気圧が低くなります。気圧が下がると同時に血圧も下がります から、医学的な症状が出るというわけです。

富士山登山などで見られる高山病はその一例です。登山でエネルギー消費が大きくなり酸素の需要が増すのに反比例して酸素の体内補給が減少することから障害を おこし、心臓の動悸が激しくなり、めまい、はては呼吸困難がおこる現象です。最近の研究によると、このほか神経痛、リウマチ、古傷の痛み、脳出血、心筋梗塞 、急性虫垂炎などが低気圧によって引き起こされるとされます。

これを逆に利用しているのが、高気圧酸素治療です。大気圧よりも高い圧力(２気圧以上)で純酸素を吸入させる酸素療法の一種です。高気圧下で純酸素を吸入する ことで、体内の酸素量は増加します（ヘンリーの法則）。豊富な酸素の供給によって様々なケガや疾患に対して効果が得られるものです。

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標高と紫外線

標高が関係するもう一つの要素があります。誰でも登山やスキーの体験でわかるでしょうが、紫外線です。

紫外線は太陽光線に含まれる電磁波です。波長が10 - 400 nm(*ナノメーター）、すなわち可視光線より短く、軟X線（エネルギーが低くて透過性の弱いX線） より長い不可視光線の電磁波です。
光のスペクトルで紫よりも外側になるのでこの名があります。英語の「ultraviolet」から、通称「UV」と略されます、これもラテン語の「ultra」（超えた ）という意味から来ています。ラテン語のultraは、英語のbeyondに相当し、日本語では、紫外線と呼ぶのが一般的ですが、violet をスミレ色とも訳すこと から、文学作品などでは、菫外線（きんがいせん）と呼ばれることもあります。。

*nm（ナノメーター）は１�bの１０億分の１の長さ。可視光線が380nm〜760nm、最も長い赤外線が760nm以上の波長。

紫外線量はエーロゾルしだいで増減する。

エーロゾルは酸性雨の原因となり、健康被害や森林の立ち枯れ、コンクリートの腐食などを引き起こすとされます。１９９０年代の日本南極地域観測隊の観測 では「エーロゾルの多いところでオゾン層破壊が進んでいた」といいます。こうして、悪者のイメージがありますが、そうとばかりはいえません。雲は、空気 中の微粒子に水蒸気が集まって発生するもので、エーロゾルがなければ雲はできないし、雨も降りません。黄砂にも長所があり、海に降った黄砂に含まれる鉄 分はプランクトンの栄養分となり、光合成を支えているとプラスの面だってあるのです。

こうして、地上での紫外線強度は、上空のオゾン量やエーロゾル量、雲の状態により変化するとともに、大気の通過距離を決める太陽高度角の影響も受け、通 常は北から南に行くほど大きくなります。

標高とともに紫外線量は多くなる。

以上は計算上の紫外線量で、標高が低くとも、夏の海岸の砂浜の紫外線の反射率がおよそ２５％、雪山が８０％を超えることもあります。また紫外線量は、 季節では５〜８月の夏の時期に多く、１日の中では正午頃に最大となります。

大気が非常に澄んでいる場合、さらに紫外線は強くなることがあり、例えば、ドイツでは1000m当たり50%以上も増加したとの観測結果があります。

エーロゾルに関する情報は気候変動予測において重要で、近年その監視が強化されています。気象衛星センターで、「ひまわり」と「極軌道気象衛星NOAA」 の可視センサーのデータから、日本付近の海域における大気中のエーロゾル総量の指標となるエーロゾルの光学的厚さを算出しています。

赤外線が熱的な作用を及ぼすことが多いのに対し、紫外線は化学的な作用が著しい特徴があり、このことから化学線とも呼ばれます。
紫外線の有用な作用として殺菌消毒、ビタミンDの合成、生体に対しての血行や新陳代謝の促進、あるいは皮膚抵抗力の昂進などがありますが、過剰な紫 外線照射は、肌荒れ、シミ、白内障など体に悪影響を及ぼします。これら美容上の理由から特に女性に嫌われますが、紫外線には波長によりA、B、Cの３種 類あり、皮膚に与える影響も下記のように違います。

UVA  315nm〜400nm  　　シワ、シミ、日焼け（黒）  
UVB  280nm〜315nm  　　シミ、シワ、日焼け（赤）、皮膚ガン  
UVC  14nm〜280nm  　　 オゾン層に遮られ地上に届きません。  

紫外線を遮断するために日焼け止めクリームがありますが、このパッケージには「SPF値」「PA」と呼ばれる紫外線防御効果が記載されています。SPF値はSu n Protection Factorの略で主に日焼けの原因であるUVBの遮断率を表しています。「SPF25」とあれば、無対策の場合と比較して紫外線が1/25になり、「SPF10 0」とあれば1/100になります。

PAは protection of UVA の略で、UVAの遮断に対する効果を表していて、+（効果がある）、++（かなり効果がある）、+++（非常に効果がある）の3段階で 表記されます。PAがSPFのようにはっきりと数値で表記されないのは、UVAのブロック率を評価する分析法が存在しないためです。

高山植物の紫外線対策
紫外線が強いところに生育する高山植物は紫外線対策を身につけています。こういうところでは、葉も小さく、茎や葉の縁などに赤いアントシアン色素が沈 着していて、標高が高い高山環境の強い紫外線などから植物体を守る仕組みが見られます

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