毎日使う単位にも、それぞれ名前の由来と物語があります。メートルは地球の大きさから、馬力は馬との競争から生まれました。身近な単位の語源・歴史・今の定義をたどってみましょう。
ギリシャ語の métron(μέτρον =「はかるもの・尺度」)に由来します。「測る」という行為そのものが名前になった単位です。
1791年、フランス科学アカデミーが「赤道から北極まで、つまり子午線の4分の1の1千万分の1」を1メートルと定義しました。後に白金イリジウム製の国際メートル原器がつくられ、1889年から長さの世界基準となりました。
1983年以降、メートルは「光が真空中で1/299,792,458秒に進む距離」と定義されています。光速 c を 299,792,458 m/s という定義値に固定したのです。
ギリシャ語由来の接頭辞 kilo-(=千)と、フランス語 gramme(後期ラテン語 gramma から)を組み合わせた言葉で、「千グラム」を意味します。
かつては白金90%・イリジウム10%の合金でできた「国際キログラム原器」(通称ル・グラン・キー Le Grand K)がパリ郊外の国際度量衡局(BIPM)の金庫に保管され、質量の唯一の現物標準でした。しかし長年の間に原器とコピーにわずかな質量の差が生じてしまいました。
2019年5月20日、プランク定数 h を 6.62607015×10⁻³⁴ J·s という定義値に固定する形で再定義され、130年使われた現物原器はついに引退しました。
出典: Wikipedia (en): Kilogram ·Wikipedia (en): International Prototype of the Kilogram
ラテン語 secunda (pars) minuta =「2番目の小さな分割」に由来します。1時間を60分割したのが「分」(最初の小分割)、それをさらに60分割したのが「秒」(2番目の分割)です。
古くは平均太陽日(1日)の1/86,400(=24時間×60分×60秒)が1秒と定義されていました。しかし地球の自転はわずかに揺らぐため、より安定した基準が求められました。
1967年、セシウム133原子の基底状態の二つの超微細準位間の遷移に対応する放射の 9,192,631,770 周期に要する時間が1秒と定義され、原子時計に基づく時間の単位となりました。
スウェーデンの天文学者アンデルス・セルシウス(Anders Celsius, 1701–1744)の名にちなみます。1948年の国際度量衡総会で「セルシウス度」と命名され、記号 ℃ が採用されました。
セルシウスが1742年に提案した当初の目盛は、現在とは逆向きで、0が水の沸点、100が水の凝固点でした(数字が大きいほど寒い)。彼の死後に向きが反転し、0=氷点・100=沸点となりました(カール・リンネらの関与が伝えられます)。
現在は水の凝固点を0℃、沸点を100℃(標準大気圧下)とする目盛として日常的に使われています。1度の大きさはケルビンと等しく定義されています。
ドイツ生まれの物理学者・計測器職人ダニエル・ガブリエル・ファーレンハイト(Daniel Gabriel Fahrenheit, 1686–1736)の名にちなみます。
ファーレンハイトが1724年頃に確立した温度目盛です。水・氷・塩化アンモニウム(塩)の寒剤がつくる最低温度付近を0°Fとし、人体の体温付近を基準値の一つとしたと伝えられます(詳細には諸説あります)。
現在の定義では水の凝固点が32°F、沸点が212°F(その差はちょうど180度)です。アメリカ合衆国などでは今も日常的に使われ続けています。
出典: Wikipedia (en): Fahrenheit ·Wikipedia (en): Daniel Gabriel Fahrenheit
アイルランド生まれの物理学者ウィリアム・トムソン(初代ケルビン男爵、1824–1907)の名にちなみます。彼はグラスゴー大学のそばを流れるケルビン川にちなんで爵位名を選びました。
SIの熱力学温度の単位で、絶対零度(分子の熱運動が止まる理論上の最低温度、約 −273.15℃)を0 Kとする絶対温度目盛です。1度の大きさはセルシウス度と等しいので、摂氏に273.15を足せばケルビンになります。
2019年の再定義により、ボルツマン定数 k を 1.380649×10⁻²³ J/K という定義値に固定する形で定義されています。
出典: Wikipedia (en): Kelvin ·Wikipedia (en): William Thomson, 1st Baron Kelvin
その名のとおり「馬の力」。スコットランドの技術者ジェームズ・ワット(James Watt, 1736–1819)が考案した仕事率の単位です。
ワットは自らの蒸気機関の性能を、当時の主な動力源だった役馬と比べて売り込むために馬力を定義しました。馬が一定時間に荷を引き上げる仕事率を基準にしたのです。SIの仕事率の単位「ワット」も、同じワットにちなんで名づけられました。
1馬力(機械馬力)は約 33,000 フィート・重量ポンド毎分(ft·lbf/min)、すなわち約 745.7 ワットに相当します。
ラテン語 mille passus(milia passuum =「千の複歩」)に由来します。mille は「千」という意味です。
ローマの兵士が左右の足を1回ずつ踏み出す「複歩(pace)」を1,000回分の距離がローマ・マイル(約1,480m)でした。後に各地で長さが変わり、1593年のイングランド法で1マイル=8ハロン=5,280フィートと定められました。
現在の国際マイルは正確に 1,609.344 m(= 1.609344 km)と定義されています。
ラテン語 uncia(=「12分の1」)に由来し、重さのオンス(ounce)と同じ語源です。1インチは1フィートの12分の1です。
古くは「親指の幅」に由来する身体尺だったとされます。また中世イングランドには「大麦(barleycorn)を端から端へ3粒並べた長さ」を1インチとする規定(1インチ=3バーリーコーン)が知られています。
現在の国際インチは正確に 25.4 mm(= 2.54 cm)と定義されています。
文字どおり「結び目(knot)」に由来します。1ノットは1海里毎時(約 1.852 km/h)で、船や航空機の速さに使われます。
帆船時代、一定間隔で結び目を付けたロープ(測程索、log line)の先に木片を海へ流し、砂時計で測る一定時間に船から繰り出された結び目の数を数えて速力を測りました。これがノットの由来です。
基準となる海里(nautical mile)は地球子午線の緯度1分に相当する長さに基づき、現在は正確に 1,852 m と定義されています。よって1ノット=1,852 m/h です。
出典: Wikipedia (en): Knot (unit) ·Wikipedia (en): Nautical mile
ラテン語 calor(=「熱」)に由来します。熱量・エネルギーを表す単位です。
1カロリーは、おおむね「水1グラムの温度を1℃(=1K)上げるのに必要な熱量」と定義されます。基準とする水温の取り方によって15℃カロリーなどの定義差があります。なお栄養学でいう「カロリー(Cal)」は実際にはキロカロリー(kcal、1,000 cal)です。
1カロリーは約 4.184 ジュールに相当します。SIのエネルギーの単位はジュールであり、科学では一般にジュールが使われます。
原器のような現物は紛失・破損・経年変化のおそれがあります。光速やプランク定数などの物理定数は宇宙のどこでも不変なので、それを基準にすれば誰でも・いつでも・どこでも同じ単位を再現でき、精度も飛躍的に高まります。2019年にキログラム・ケルビンなどがこの方式へ移行しました。
1791年、フランス科学アカデミーが「赤道から北極まで(子午線の1/4)の1千万分の1」を1メートルと定義しました。その後メートル原器を経て、1983年からは「光が真空中で1/299,792,458秒に進む距離」と定義されています。
実は単位が違います。食品表示の「カロリー(Cal)」は物理のカロリー(cal)の1000倍、すなわちキロカロリー(kcal)です。物理の1カロリーは水1グラムを約1℃上げる熱量で、約4.184ジュールに相当します。