単位の定義
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２０１９年５月２０日、「キログラム」の定義が変わります。 と言っても、いきなり、あなたの今の体重が２倍になったりすることはないので、御安心を！ 恐らく、日常生活で何かが大きく変わる実感はないでしょうね。 それにしても、単位の定義を改めて考えると、面白いものです。 なぜ「１ｍ」が、あの間隔なのでしょうか？・・・なぜ１秒が、あの間隔なのでしょうか？ これを機に、国際単位系の７基本単位の定義について、ザーッと見ておきましょう！ まずは「時間」から。 元々は、日中を１２分割、あるいは１日を２４分割した間隔を「１時間」とし、 その６０分の１を「１分間」、さらに６０分の１を「１秒間」としていました。 その後、秒単位を表示できる機械時計が１６世紀後半に登場し、２０世紀前半にはクォーツ時計が登場します。 時計の精度が向上するにしたがって“１日の長さ”には変動があることが分かってきたため、 これを基にした秒の定義から新しい秒の定義に改めようという機運が高まりました。 そして、２０世紀後半になって現れたのが「原子時計」です。 現在、更なる精度の向上を求め「光格子時計」というものが考えられています。 数年後には、１秒の定義が再度変わるかも知れませんね。 次は「長さ」について。 元々は、王など特定の人の“肘から中指の先までの間隔（キュビット）”を長さの単位としていました。 人類がそれぞれの生活圏で過ごしている時代は、これで十分だったのですが、 別の生活圏の人々と交易をするようになると、バラバラの単位で不具合が生じました。 そこで地球の子午線孤長から定義するようになったのが１８世紀終わり（１７９１年に「メートル法」成立）。 イギリスの物理学者ジェームズ・マクスウェル（１８３１−１８７９）が「光速一定」を示すと、 「（光速）×（秒）で長さの単位を定義しよう！」ということになりました。そして、現在に至ります。 次は「質量」について。 まず、私たちは「重さ」と「質量」の区別をしなければなりません。 というのも、小学校以来、「質量」のことを「重さ」と呼ぶ習慣があるからです。 両者は明確に違います。（質量）×（重力加速度）＝（重さ）です。 さて、「メートル法」の成立時に、１キログラムも「１Ｌの水の質量」として定義されました。 それと同じ質量の「国際キログラム原器」の質量として今まで定義されてきましたが、 ２０１９年５月２０日に、その定義が変わります。さて、どのような定義になるのでしょうかね。 次は「電流」について。 電流「１アンペア」の元々の定義は、 「硝酸銀水溶液中を通過する電気が１秒間に一定量の銀を析出させる電流」でした。 １９４８年に定義が変わり、電流が流れる２本の平行な針金にはたらく力により定義されるようになりました。 アンペアの定義も２０１９年５月２０日の「キログラム定義変更」と同時に変わります。 今まで電気素量が測定値だったのですが、これを定義値とするのです。 次は「温度」について。 ここで扱う「温度」とは“摂氏○○度”という「℃」ではなく、絶対温度の単位「Ｋ」です。 高校化学では、（セルシウス温度）＋（２７３）＝（絶対温度）として学びます。 これも２０１９年５月２０日に定義が変わる単位であり、 これまで「水」という特定の物質を使って定義していたのですが、 これからは「ボルツマン定数」という基礎物理定数を用いて定義することになります。 次は「物質量」について。 高校化学で登場する「モル」です。 この単位も２０１９年５月２０日に定義が変わります。 これまで「アボガドロ定数」を測定値としてきたのですが、これを定義値にするのです。 これにより、１モルはある値に固定されることになり、 一方、炭素１モルの質量はキッチリ１２ｇだったところが、誤差をもつことになります。 最後は「光度」について。 光度とは、点光源から特定の方向へ放射される単位立体角あたりの光の明るさのことで、 唯一、ヒトの感覚に沿って定義されている単位です。 蝋燭、ガス灯、白熱灯、蛍光灯、ＬＥＤと、光源の変化に伴い「１カンデラ」の表現方法は変わってきたものの、 相変わらず、ヒトの感覚が元になっていることは変わっていません。 今回も定義の変更はなし。 |
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