空気は重い

　唐突ですが、空気は重いです。いえ、別に自分がnoteにまずい文章を垂れ流しているためいたたまれない気分になっているという話ではなく、純粋に、物理的に、空気が重いという話をしようと思います。

空気の組成と重さ

　地表付近の空気は、窒素（78.08％）、酸素（20.95％）、アルゴン（0.93％）、二酸化炭素（0.03％）で構成され、この他に様々な微小成分、そして水蒸気が含まれています。ただ、多くの人がそのように認識していると思いますが、８割窒素、２割酸素と覚えておいて問題ないでしょう。
　それで本題の重さですが、当然のことながら、温度によって密度が異なりますし、また含有水蒸気量によっても重さは変わってきます。ここでは、気温20℃、湿度65％、1気圧の空気を前提に話を進めます。結論からいうと、この条件での空気の重さは、約1.2g/L、1㎥になおすと約1.2Kgです。

重さのイメージ（１）～身近なものと比べてみる

　うーん。1リットルあたり1.2gといわれても今一つイメージがわきませんね。では、身近にあるものと比べてみましょう。まず硬貨です。硬貨の重さは1円玉が1枚1g、100円玉が1枚4.8gです。500mlのペットボトル2本分の空気が一円玉より重く、２Lのペットボトル2本分の空気が100円玉と同じ重さということになります。どうでしょうか？「重い」と感じるにはちょっと微妙ですかね。
　次に、ご家庭の浴室の浴槽ではどうでしょうか。1坪の浴室の場合、浴槽の容積は250-300L程度といわれています。使用するときに入れるお湯の量は大体200Lくらいでしょう。使用時のお湯の量と同じくらいの体積の空気をイメージしてもらうとその重さは約240ｇとなります。これはiphone14とほぼ同じ重さです。そんな高価な機種もってないよという方は、SE二台分よりはちょっと軽い位と思ってください。先ほどよりは、重さのイメージが少しわいたんじゃありませんか。
　もう少し大きい例をとってみます。あなたの部屋が4畳半で天井の高さが2.3mとします。江戸間の4畳半は約7㎡なので、部屋の容積は約16㎥。部屋内の空気の重さは約19Kgになります。スーパーでお米を買うことを想定すると10Kgの袋で2袋分です。ここまでくると、空気って結構重いものだなと感じられるようになるのではないでしょうか。

重さのイメージ（２）～東京タワーと比べてみる

　思い切ってさらに大きいもの、東京タワーと比べてみましょう。東京タワーをちょうどすっぽりと覆う円筒形容器（茶筒のようなもの）を想像してみてください。下図のような感じです。

　ここで衝撃の事実。この円筒形の中にある空気の重さは、東京タワーよりも重いです！　かなりの方が「本当？？？」と思われたのではないかと思います。ちょっと計算してみましょう。
①東京タワーの４本の脚の脚間の長さは約90mです（Googleマップで測りました）。すると円筒形の底面は一辺90mの正方形を内接する円ということになります。
②内接する正方形の対角線が円の直径になりますから、直径は90m×ルート2。半径は45m×ルート2。円の面積は半径の二乗×πで、4050π㎡です。
③東京タワーの高さは、333mですから、円筒形の容積は、4050π×333。
π＝3.14とすると約4235㎥になります。
④これに1.2Kg/㎥をかけたものが空気の重さです。円筒形内の空気の重さは約5080トンとなります。

一方、東京タワー自体の重さですが、Wikipediaによれば約4000トンとのこと。ねっ、空気の方が重いでしょう。直観を裏切る結果なので、ちょっとした雑学として覚えておいてもいいかもしれませんよ。

エッフェル塔でも同じ

　実は、東京タワーと空気の比較は、元ネタはエッフェル塔です。20年くらい前にミシュランのフランスガイドブック（赤のレストランガイドではなく、緑の観光ガイドの方）を読んでいて、エッフェル塔の重さよりそれを包む円筒形内の空気の方が重いとさらっと一行書いてあって、ものすごく驚いて、計算してみたところそのとおりだったので（厳密にいうと付属構造物の重さまで入れると微妙ですが、塔自体の重さとの比較であれば成立します）、いたく感心して当時書いていた自分のブログでも触れた記憶があります。
　今回、昔のブログのデータを探したのですが、見つからなかったので、新たに東京タワーに引き写して紹介してみました。他の例をあたったわけではありませんが、おそらく、エッフェル塔や東京タワーに限らず鉄骨で組まれた円錐形のタワー状の建造物であれば、同じような比較が成り立つのではないかと思います。常に空気の方が重くなるわけではないかもしれませんが、だいたい同等の重さにはなるんじゃないでしょうか。地元にタワー状の建造物があり、サイズ・重量等のデータがわかるのであれば計算してみてください。