第14章流体力学
Introductionはじめに
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Figure 14.1図 14.1
This pressure map (left) and satellite photo (right) were used to model the path and impact of Hurricane Arthur as it traveled up the East Coast of the United States in July 2014. Computer models use force and energy equations to predict developing weather patterns. Scientists numerically integrate these time-dependent equations, along with the energy budgets of long- and short-wave solar energy, to model changes in the atmosphere. The pressure map on the left was created using the Weather Research and Forecasting Model designed at the National Center for Atmospheric Research. The colors represent the height of the 850-mbar pressure surface. (credit left: modification of work by The National Center for Atmospheric Research; credit right: modification of work by NRL Monterey Marine Meteorology Division, The National Oceanic and Atmospheric Administration)
英語のヒント
この気圧分布図（左）と衛星写真（右）は、2014年7月にアメリカ東海岸を北上したハリケーン・アーサーの進路と影響をモデル化するために使われた。コンピューターモデルは、力とエネルギーの方程式を使い、発達する気象の様子を予測する。科学者は、時間に依存するこれらの方程式を、長波長・短波長の太陽エネルギーの収支とともに数値積分し、大気の変化をモデル化する。左の気圧分布図は、アメリカ国立大気研究センターが設計した気象研究予測モデルを用いて作成した。色は850 mbarの等圧面の高さを表す。（左のクレジット：The National Center for Atmospheric Researchの作品を改変。右のクレジット：NRL Monterey Marine Meteorology Division、The National Oceanic and Atmospheric Administrationの作品を改変）
Picture yourself walking along a beach on the eastern shore of the United States. The air smells of sea salt and the sun warms your body. Suddenly, an alert appears on your cell phone. A tropical depression has formed into a hurricane. Atmospheric pressure has fallen to nearly 15% below average. As a result, forecasters expect torrential rainfall, winds in excess of 100 mph, and millions of dollars in damage. As you prepare to evacuate, you wonder: How can such a small drop in pressure lead to such a severe change in the weather?
英語のヒント
アメリカの東海岸の浜辺を歩いている自分を想像してみよう。潮の香りが漂い、太陽が体を温める。突然、携帯電話に警報が届く。熱帯低気圧がハリケーンへ発達した。気圧は平均より15%近くも低下している。その結果、予報では、猛烈な雨、時速100マイルを超える風、何百万ドルもの被害が見込まれている。避難の準備をしながら疑問に思う。これほど小さな気圧の低下が、なぜ天候にこれほど激しい変化を起こすのだろうか。
Pressure is a physical phenomenon that is responsible for much more than just the weather. Changes in pressure cause ears to “pop” during takeoff in an airplane. Changes in pressure can also cause scuba divers to suffer a sometimes fatal disorder known as the “bends,” which occurs when nitrogen dissolved in the water of the body at extreme depths returns to a gaseous state in the body as the diver surfaces. Pressure lies at the heart of the phenomena called buoyancy, which causes hot air balloons to rise and ships to float. Before we can fully understand the role that pressure plays in these phenomena, we need to discuss the states of matter and the concept of density.
英語のヒント
圧力は、天候以外にもはるかに多くのことを引き起こす物理現象である。飛行機の離陸中に耳が「ポン」と鳴るのも、圧力の変化による。圧力の変化は、スキューバダイバーに「潜函病」と呼ばれる、ときに命にかかわる障害を起こすこともある。これは深い場所で体内の水分に溶けていた窒素が、ダイバーの浮上に伴って体内で気体へ戻るときに生じる。圧力は、熱気球を上昇させ、船を浮かばせる浮力という現象の中心にもある。これらの現象で圧力が果たす役割を十分に理解する前に、物質の状態と密度という概念を考える必要がある。