国際単位系(SI)

国際単位系(SI)はメートル法の現代的な形であり、世界でもっとも広く使われている測定体系です。7つの基本単位から成り、ほかのすべての単位はこれらから導かれます。

SIの7つの基本単位

SIではすべての物理量を7つの基本単位で表せます。2019年の再定義以降、各単位は人工物ではなく、基礎物理定数の数値を確定することで定義されています。

量	単位	記号	定義
時間	秒	s	セシウム133の超微細遷移周波数 Δν_Cs を正確に 9 192 631 770 Hz と定めて定義する。
長さ	メートル	m	光速 c を正確に 299 792 458 m/s と定め、秒とあわせて定義する。
質量	キログラム	kg	プランク定数 h を正確に 6.626 070 15×10⁻³⁴ J·s と定め、メートルと秒を用いて定義する。
電流	アンペア	A	電気素量 e を正確に 1.602 176 634×10⁻¹⁹ C と定め、秒とあわせて定義する。
熱力学温度	ケルビン	K	ボルツマン定数 k を正確に 1.380 649×10⁻²³ J/K と定めて定義する。
物質量	モル	mol	アボガドロ定数 N_A の値として、正確に 6.022 140 76×10²³ 個の要素粒子を含む量として定義する。
光度	カンデラ	cd	周波数 540 THz の放射の発光効率 K_cd を正確に 683 lm/W と定めて定義する。

物理定数による2019年の再定義

2019年5月20日、SI基本単位は、白金イリジウム製の国際キログラム原器のような物体に依存しないよう再定義されました。代わりに、セシウム周波数 Δν_Cs、光速 c、プランク定数 h、電気素量 e、ボルツマン定数 k、アボガドロ定数 N_A、発光効率 K_cd という7つの定義定数を厳密に固定します。これにより単位は安定・普遍となり、どの実験室でも再現できます。

s Δν(Cs) = 9 192 631 770 Hz

m c = 299 792 458 m/s

kg h = 6.62607015×10⁻³⁴ J·s

A e = 1.602176634×10⁻¹⁹ C

K k = 1.380649×10⁻²³ J/K

mol Nₐ = 6.02214076×10²³ mol⁻¹

cd K_cd = 683 lm/W

組立単位

組立単位は基本単位の組み合わせで作られます。多くは固有の名称を持ち、たとえば力のニュートン(N)は kg·m·s⁻²、エネルギーのジュール(J)は kg·m²·s⁻² です。

単位	記号	基本単位での表現
ヘルツ	Hz	s⁻¹
ニュートン	N	kg·m·s⁻²
パスカル	Pa	kg·m⁻¹·s⁻²
ジュール	J	kg·m²·s⁻²
ワット	W	kg·m²·s⁻³
ボルト	V	kg·m²·s⁻³·A⁻¹

よくある質問

SIとは何の略ですか?

SIはフランス語の「Système international d’unités(国際単位系)」の略で、メートル法を世界共通に整理した現代的な体系です。

なぜ2019年にキログラムは再定義されたのですか?

2019年までキログラムは白金イリジウム製の分銅で定義され、その質量はわずかに変動していました。現在はプランク定数 h を固定して定義されるため、単位は完全に安定し、どこでも実現できます。

SIの基本単位はいくつありますか?

基本単位は7つ——秒・メートル・キログラム・アンペア・ケルビン・モル・カンデラです。ほかのすべてのSI単位はこれらから導かれます。