SI単位系 (International System of Units)

SI単位系とは

1960年の第11回国際度量衡総会で、 「すべての国が採用し得る、一つの、実用的な単位制度の確立」のために、6つの基準単位と2つの補助単位についてその標準を定義し、一つの単位系が決められた。 1971年に7つ目の基本単位モルが加えられる。 日本では、1991年に日本工業規格（JIS）が完全に国際単位系準拠となり、JIS Z8203（国際単位系(SI)及びその使い方）に規定されている。

基本単位

• 意味：読み方：単位記号：基準の根拠
• 時間：秒：[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 の時間に光が真空中を進む距離

従来はクリプトンランプの光の波長に基づいて決められていたが、波長の均一性が十分高くないため、 1983年に、光がある時間中に真空中を進む距離とする定義に改められた。 秒はセシウム原子時計(atomic clock)によって、不確かさ10^-13程度という高精度が得られているからである。

• 質量：キログラム：[kg]：国際キログラム原器の質量

パリの国際度量衡局に厳重に保管されており、直径、高さともに39mmで硬い白金イリジウムの円筒の国際キログラム原器によって決められている。 現在、原器はキログラム原器のみが存在する。原器は人造の「もの」であり、長年変化しないように、保管取扱いには十分な注意を払わなければならない。

• 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

アンペアの大きさを決定する絶対測定の方法の一つは電流天びん法と呼ばれるもので、 下図のように寸法と巻数および位置関係が明確に測定された可動コイルと固定コイル系に電流を流したとき、この間に作用する力の大きさを天びんの分銅と平衡させて測定する。 技術的な困難が多く、各国研究所で得られた制度は10^-5～10^-6程度にとどまっている。

• 熱力学温度：ケルビン：[K]：水の三重点の熱力学温度の1/273.16。温度間隔も同じ単位物質量
• モル：[mol]：0.012kg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 540×10^12ヘルツ の単色放射を放出し、所定方向の放射強度が1/683W・sr^-1である光源のその方向における光度

電流天びん法

補助単位

• 意味：読み方：単位記号：基準の根拠
• 平面角：ラジアン：[rad]：円の周上でその半径の長さに等しい長さの弧を切り取る2本の半径の間に含まれる平面角
• 立体角：ステラジアン：[sr]：球の中心を頂点とし、その球の半径を1辺とする正方形の面積と等しい面積をその球の表面上で切り取る立体角

固有名称をもつSI組立単位

• 意味：読み方：単位記号：定義
• 周波数：ヘルツ：[Hz]：1[Hz]=1[s^(-1)]
• 力：ニュートン：[N]：1[N]=1[kg・m/s^2]
• 圧力・応力：パスカル：[Pa]：1[Pa]=1[N/m^2]
• エネルギー・仕事・熱量：ジュール：[J]：1[J]=1[N・m]
• 仕事・電力：ワット：[W]：1[W]=1[J/s]
• 電荷：クーロン：[C]：1[C]=1[A・s]
• 電位・電位差・電圧・超電力：ボルト：[V]：1[V]=1[J/C]
• 静電容量・キャパシタンス：ファラド：[F]：1[F]=1[C/V]
• 電気抵抗：オーム：[Ω]：1[Ω]=1[V/A]
• コンダクタンス：ジーメンス：[S]：1[S]=1[Ω^(-1)]
• 磁束：ウェーバー：[Wb]：1[Wb]=1[V・s]
• 磁束密度：テスラ：[T]：1[T]=1[Wb/m^2]
• インダクタンス：ヘンリー：[H]：1[H]=1[Wb/A]
• セルシウス温度：セルシウス度：[℃]：t[℃]=(t+273.15)[K]
• 光束：ルーメン：[lm]：1[lm]=1[cd・sr]
• 照度：ルクス：[lx]：1[lx]=1[lm/m^2]
• 放射能：ベクレル：[Bq]：1[Bq]=1[s^(-1)]
• 質量エネルギー分与・吸収線量：グレイ：[Gy]：1[Gy]=1[J/kg]
• 線量当量：シーベルト：[Sv]：1[Sv]=1[J/kg]