国際単位系

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国際単位系(こくさいたんいけい、: Le Système International d'Unités: International System of Units、略称:SI)とは、メートル法の後継として国際的に定めた単位系である。略称の SI はフランス語に由来するが、これはメートル法がフランスの発案によるという歴史的経緯による。 なお以下の記述や表などは国際単位系の国際文書第 8 版日本語版[1]による。

国際単位系 (SI) は、メートル条約に基づきメートル法のなかで広く使用されていたMKS単位系(長さの単位にメートル m、質量の単位にキログラム kg、時間の単位に s を用い、この 3 つの単位の組み合わせでいろいろな量の単位を表現していたもの)を拡張したもので、1954年の第10回国際度量衡総会 (CGPM) で採択された。

現在では、世界のほとんどの国で合法的に使用でき、多くの国で使用することが義務づけられている。しかしアメリカなど一部の国では、それまで使用していた単位系の単位を使用することも認められている。

日本は、1885年(明治18年)にメートル条約に加入、1891年(明治24年)施行の度量衡法尺貫法と併用することになり、1951年(昭和26年)施行の計量法で一部の例外を除きメートル法の使用が義務付けられた。 1991年には日本工業規格 (JIS) が完全に国際単位系準拠となり、JIS Z 8203「国際単位系 (SI) 及びその使い方」が規定された。

なお、国際単位系 (SI) はメートル法が発展したものであるが、メートル法系の単位系の亜流として「工学単位系(重力単位系)」「CGS単位系」などがあり、これらを区別する必要がある。

SI単位と非SI単位の分類

SI 基本単位[編集]

国際単位系は 7 つの基本単位を組み合わせて組立単位の定義を行う。

SI基本単位 s、メートル m、キログラム kg、アンペア A、ケルビン K、モル mol、カンデラ cd で、対応する次元はそれぞれ時間長さ質量電流熱力学温度物質量光度である。

基本単位 定義
名称 記号
時間 s セシウム133原子の基底状態の2つの超微細準位(F = 4, M = 0 および F = 3, M = 0)間の遷移に対応する放射の周期の 9 192 631 770 倍の継続時間
長さ メートル m 1 秒の 1/299 792 458 の時間に真空中を進む距離
質量 キログラム kg 国際キログラム原器プラチナ 90 %、イリジウム 10 % からなる合金直径・高さともに 39 ミリメートル円柱)の質量
電流 アンペア A 無限に長く、無限に小さい円形断面積を持つ 2 本の直線状導体を真空中に 1 メートルの間隔で平行においたとき、導体の長さ 1 メートルにつき 2 × 10−7 ニュートンの力を及ぼしあう導体のそれぞれに流れる電流の大きさ
熱力学温度 ケルビン K 水の三重点熱力学温度の 1/273.16。温度間隔も同じ単位
物質量 モル mol 0.012 キログラムの炭素12に含まれる原子と等しい数の構成要素を含む系の物質量。
モルを使うときは、構成要素 (entités élémentaires) が指定されなければならないが、それは原子分子イオン電子、その他の粒子またはこの種の粒子の特定の集合体であってよい
光度 カンデラ cd 周波数 540 × 1012 ヘルツの単色放射を放出し、所定方向の放射強度が 1/683 ワットステラジアンである光源のその方向における光度

かつて、これら単位は原器と呼ばれる単位の基準を作る事で定義されていたが、現在では質量以外の単位は物理法則を用いて定義されているため、定義が変わらない限り常に一定である。ただし実際に物理現象を計測しなければ得られないため、測定技術の向上による若干の「変化」があるが、それでも定義されている基準が変化しているわけではない。

また、厳密に定義の方法で計測することが困難、あるいは不可能なものもあるため、現実には必ずしも定義の方法で単位を得ていないものもある。例えば電流については、定義の方法では充分な精度が得られず、また安定した状態を維持することが困難であるため、電圧電気抵抗の値を実現することで電流の値の実現に代えている。

質量に関しては、現在においてもキログラム原器を基準としているため、経年によって基準が変化してしまう。そのため、質量を物理法則を用いて定義する方法が検討されている(アボガドロ定数を用いる方法などが挙げられている。たとえば、1 キログラムがケイ素原子何個分かで定義する。ケイ素を使うのは純粋な結晶を作りやすいため)。

上の表の中には、単位の定義の中に別の単位を用いているものがある。例えば、メートルの定義には秒の定義が前提とされている。単位の定義に求められるのは何より実用性、すなわち現在の社会生活に必要かつ十分な精度を持ち、定義値が容易に実現できることである。このため、定義の独立性は意味を持たない。

なお、基本量の次元の記号には、サンセリフ立体を用いる[2]

次元と記号
次元 時間 長さ 質量 温度 物質量 電流 光度
記号 T L M Θ N I J

SI 接頭辞[編集]

SI基本単位の前につけて用いることがほとんどであるが、MN(メガニュートン)や hPa(ヘクトパスカル)のようにSI組立単位に対しても用いられる。

SI接頭辞
接頭辞 記号 漢数字表記(命数法) 十進数表記 語源
1024 ヨタ (yotta) Y 𥝱 1 000 000 000 000 000 000 000 000 イタリア語「8」
1021 ゼタ (zetta) Z 0 001 000 000 000 000 000 000 000 イタリア語「7」
1018 エクサ (exa) E 0 000 001 000 000 000 000 000 000 ギリシャ語「6」
1015 ペタ (peta) P 0 000 000 001 000 000 000 000 000 ギリシャ語「5」
1012 テラ (tera) T 0 000 000 000 001 000 000 000 000 ギリシャ語「怪物」
109 ギガ (giga) G 0 000 000 000 000 001 000 000 000 ギリシャ語「巨人」
106 メガ (mega) M 0 000 000 000 000 000 001 000 000 ギリシャ語「大きい」
103 キロ (kilo) k 0 000 000 000 000 000 000 001 000 ギリシャ語「1000」
102 ヘクト (hecto) h 0 000 000 000 000 000 000 000 100 ギリシャ語「100」
101 デカ (deca, deka) da 0 000 000 000 000 000 000 000 010 ギリシャ語「10」
100 N/A N/A 0 000 000 000 000 000 000 000 001 N/A
10-1 デシ (deci) d 0 000 000 000 000 000 000 000 000.1 ラテン語「0.1 (10)」
10-2 センチ (centi) c 0 000 000 000 000 000 000 000 000.01 ラテン語「100」
10-3 ミリ (milli) m 0 000 000 000 000 000 000 000 000.001 ラテン語「1000」
10-6 マイクロ (micro) µ 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 001 ギリシャ語「小さい」
10-9 ナノ (nano) n 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 000 001 ギリシャ語「小人」
10-12 ピコ (pico) p 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 000 000 001 イタリア語「小さい」
10-15 フェムト (femto) f 須臾 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 000 000 000 001 デンマーク語・ノルウェー語「15」
10-18 アト (atto) a 刹那 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 000 000 000 000 001 デンマーク語・ノルウェー語「18」
10-21 ゼプト (zepto) z 清浄 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 000 000 000 000 000 001 ギリシャ語「7」
10-24 ヨクト (yocto) y 涅槃寂静 0 000 000 000 000 000 000 000 000.000 000 000 000 000 000 000 001 ギリシャ語「8」

固有名称を持つ SI 組立単位[編集]

国際単位系 (SI) では、すべての物理量の単位は 1 つか複数の基本単位の累乗の積で表現できる。そのうち、よく使われるものについては、SI組立単位として固有の名称とその記号が与えられている。

SI 単位と併用される非 SI 単位[編集]

日々の生活で広く SI とともに用いられているため、CIPM により国際単位系と併用することが認められている非 SI 単位である。これらの使用は今後ずっと続くものと考えられ、SI 単位により正確な定義が与えられている[3]

時間[編集]

これらの単位はSI接頭辞とは併用されない(1 kh などとはしない)。

  • (min, minute):1 min = 60 s
  • (h, hour):1 h = 60 min = 3600 s
  • (d, day):1 d = 24 h = 86 400 s

平面角[編集]

  • (°):1°= π/180 ラジアン (rad)
  • (′):1′= 1/60°= π/10800 ラジアン (rad)
  • (″):1″= 1/60′= 1/3600°= π/648000 ラジアン (rad)

その他[編集]

用途を限定する SI 以外の単位[編集]

慣習的に用いられているため、計量法で規定されているもの。特に長く使われているもの、あるいは単位系の変換ミスが重大な結果を及ぼす(例: ギムリーグライダー)ものについては、これを変更することが社会の利益にならないためである。ただし、なるべく国際単位系で表示または表記することが求められている。

引用[編集]

関連項目[編集]

参考文献[編集]

外部リンク[編集]