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解決済みの質問

単位の定義

ふと、思ったのですが、
秒、メートル、グラム
の定義って何ですか?

ついでに
wb(ウェーバー、磁気量)、c(クーロン、電気量)またはA(アンペア、電流)

温度の摂氏、華氏

atm(気圧)

音の大きさ(デシベル?)、光の強さ(単位は?)

これらの、定義も教えて下さい。

投稿日時 - 2002-11-12 17:52:13

QNo.402952

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

mmkyです。
vortexcoreさんのご指摘の通りだと思います。質問者さんの指摘のような変化は正常ではない、異常な状態でしか起こりえないので、Kms単位採用の国々の商業的なリスクを最小限にするためにそのように処理されると思います。
 それは、さて置き、vortexcoreさんのご指摘のように「質量の基準が「原器」という人工物に頼っている。」これはそう遠くない将来に別の問題を提起すると予想しています。
月とか火星、他の惑星へ人類が行く場合の密度の定義を決めておかないと、
地球上のKg原器を標準にするのでは大変困ったことになるからです。原器を月や火星に持っていくということになりますね。月での1Kgは地球の原器を持っていくと、eatern27さんの1gどころの騒ぎではありませんね。
1K(earth),1Kg(moon)、1Kg(mars) という風にしないと惑星間貿易はできませんね。こういうことも今後は考慮する必要があります。原器に頼らないで密度を正確に確定する方法がいりますね。
蛇足まで

投稿日時 - 2002-11-21 12:18:29

お礼

質量の定義が原器である事が、そんな問題になるとは。
質量の定義が原器であるまま、他惑星に行く(移住?)するようになったら、この問題はどう解決するのでしょうかね。

回答何度もありがとうございました。

投稿日時 - 2002-11-21 19:18:02

ANo.13

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回答(13)

ANo.12

No11のものです。

既に質量という概念形成が確立している今日、たとえ国際原器がテロに合って1g削られたとして、また、現在「法律」で1kgとはキログラム原器の質量のことであると決まっているからといって、全ての基準が変更されるなどということは実用上、絶対に起こり得ません。新しい基準がその時点で決まるでしょう。

キログラム原器のような「基準」から我々が日常使う「はかり」までは「トレーサビリティ」という考え方によって管理されています。本当の大本である国際キログラム原器の質量を基準に、子原器、孫原器(正しい言葉ではありませんが)曾孫原器といった具合に我々の家庭まで「kg」という単位が「移されて(トレースされて)」いるわけです。つまり多少精度は落ちても、世界的に「kg」とはこういう質量であるという共通の認識があるわけです。

そのような中で大本がテロに遭って1g削られたとして、トレースすべき末端まで既に形成済みの「kg」の共通認識を改めるという非効率的な作業は行われないでしょうね。これまでの共通認識を基に新しい原器が作られるでしょう。

大体各国の原器(子原器?)は国際原器と同程度の精密さで管理されていますし、それぞれの子原器の質量も国際原器とどれくらいずれているかわかっていますから、各国で一斉にテロでも生きない限り、質量基準が現実的精度で失われることはおそらくないでしょう。

しかし、質量の基準が「原器」という人工物に頼っていることは確かで、より根本的で、どこでも不変な原子、さらには電子の質量を基準にした次世代の質量標準が求められていることは確かだと思います。

投稿日時 - 2002-11-20 23:45:09

お礼

そうですね。世界各国にある原器を基準に「1kg」の大きさが分かるのですね。

世界各国の原器がなくなったら、精度の高い1kgを作れるのかな?

とも考えたのですが、最初に原器を作った通りに作り直せば、ある程度は精度のある原器は作れそうですね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2002-11-21 19:08:34

ANo.11

質量標準ですが、現行ではたしかに人工物であるキログラム原器を標準にせざるを得ないのですが、原器の質量はガスの吸着等の影響で変わるので、定期的に洗浄するそうです。最近物理学会誌に載っていた記事によると、最近洗浄した時は約60μg軽くなったそうです。逆を言えば、質量標準の精度は現状では8桁程度ということです。

質量標準を基礎的な物理量から再構築する試みはいくつかなされているようです。例えば、「ある原子...個の質量を1kgと定義する」とか。しかし、同位体の影響や格子定数の精度の問題などで8桁の精度は出せないのが現状なのでしょう。

日本ではこれらの標準は産業技術総合研究所の計測標準研究部門(旧計量研究所)というところが管理していますが、計量研が書いた「超精密計測が開く世界」という本にこの辺の事情が紹介されていた記憶があります。講談社ブルーバックスからでています。

投稿日時 - 2002-11-20 10:41:34

お礼

質量の精度は8桁ですか。となると、#10さんへの補足にも書きましたが、1gつまり、3桁目のずれは大きいですよね。大きすぎますよね。
ずれたら、困りませんか。困るどころではないとも思うのですが。

定義上、仕方ないのですが、1gのずれが、生じてもそれでよしとする、物理学。それでいいのでしょうか。

投稿日時 - 2002-11-20 22:05:21

ANo.10

[国際度量衡局の原器の質量がずれたことが分かっている場合はどうすのでしょうか? そういう場合も原器の質量が1kgですか?
たとえ、そのずれが1g以上であっても]

「神様原器ですから、どうあろうと存在する限り基準なのです。」これが基本です。日本でたとえれば三種の神器ですね。一種の哲学ですから。
#9での話のように、なくなれば別ですね。(なくなればという解はありますね。)

そうそう、なくなった場合を楽しく推測して追加しておきましょう。
「世界中からわれこそが前の神様原器と同じ物を持っていると持参するわけです。当然日本からも、持参しますね。そこで、われこそはの大論争がはじまると想定できますね。誰が持参した原器がなくなった原器と一番近いかが問われるのですが、まずフランス勢が主張を始めるはずです。われわれが最初に作ったのだから材料の成分まで一番良く知っていると。そこで、ドイツ勢はいいますね。最新の緻密な材料技術はドイツ以外にないと。割り込むのはアメリカですね。アメリカのを採用しないと戦争だ!とね。イギリス勢も言いますね。アイザック・ニュートンが物理学の開祖だから当然名誉はイギリスへと。新進の中国勢もわからないことを何かいいますね。そこで、日本勢が静かにいいます。測定技術と装置の一番進んでいるのは日本です。日本から持参した原器は一千万分の一の精度でなくなった原器とあっていますと。これには各国勢もたじろぎます。でも纏まらないので、最後は決戦投票になりますか。政治力にまける日本はここで敗退。最後はやはりフランス勢に落ち着くというシナリオかな。これが現時点で考えられるシナリオですが、でも誰もが納得する提案が出来れば変わると思いますので、日本も可能性はあります。地道な努力が必要ですね。」これは創作ですので参考にしないでね。

参考に

投稿日時 - 2002-11-20 10:13:40

補足

1gずれても、それが1kgのままだとすると、本当に1gずれた時に困らないのですか?
0.1%のずれというのは、大きいと思うのですが。

投稿日時 - 2002-11-20 21:42:36

ANo.9

[何らかの原因で国際度量衡局の原器がなくなったら、基準はどうするのでしょう?]

それはそれは困ったことになりますね。世界中から関係者のがんくびを集めて「絶対的価値基準」を決めることになります。決めればまたそれを信奉するのです。ということですね。
そのときまでeatern27さんががんばっていれば、eatern27さんが持ち込んだ原器が神様原器になるかもしれませんよ。
楽しく、期待して待ちましょう。

参考まで

投稿日時 - 2002-11-19 22:42:21

補足

あるいは、
国際度量衡局の原器の質量がずれたことが分かっている場合はどうすのでしょうか?
そういう場合も原器の質量が1kgですか?

たとえ、そのずれが1g以上であっても。

変な質問ばかりすいません。。。わかる範囲でけっこうです。

投稿日時 - 2002-11-19 23:12:01

ANo.8

「国際度量衡局の原器と比較して他国の原器が同時にちょうど0.1mgづつ、重くなったとしても、でしょうか? 」

回答:残念ながら変えません。国際原器にすべてをあわせるのが正しいのです。
理由はこういうことです。長さも質量も絶対的な尺度ではなく相対的な尺度です。それがゆえに絶対尺度がないと共通に使えるものさしが意味をもたないからなのです。世界中の皆さんが共通の尺度をもつということは、つまり、絶対的価値基準があることを認める事なのです。
一見矛盾する考えですが、この矛盾をみんなが了承しているのです。だから
変えないのです。確かに、これは民主主義的な多数決採決とは違う考えです。でもこういう考えも時には必要なのです。
参考まで

投稿日時 - 2002-11-19 17:05:15

補足

じゃあ、
何らかの原因で国際度量衡局の原器がなくなったら、基準はどうするのでしょう?

投稿日時 - 2002-11-19 21:38:46

ANo.7

コメントまで
[国際度量衡局の原器と日本の原器との質量が違っていたら、どちらを訂正するのでしょうか]
この回答は、日本です。国際度量衡局の原器が標準ですから。

「仮に多くの原器が同時に重くなっていても、国際度量衡局の原器は変えないのですか?」
回答:変えません。基準原器を変えれば国際基準がなくなります。

「日本の原器と国際度量衡局の原器(親分)とを比べている、とありますが、
どうやって比べているのですか?フランスに原器を持って行っているのですか?そんなことをしたら、持って行く途中に質量が変わってしまいませんか? 」

回答:原器は動かさなくても精密な計測器の同期をとって比較することが出来ます。ということで、原器の移動はあまりないのではと思います。

以上 参考まで

投稿日時 - 2002-11-16 22:55:55

補足

国際度量衡局の原器は変えないという事ですが、仮に

国際度量衡局の原器と比較して他国の原器が同時にちょうど0.1mgづつ、重くなったとしても、でしょうか?

この場合国際度量衡局の原器の質量が変わってしまったと考えるのが普通だと思うのですが。

投稿日時 - 2002-11-16 23:05:32

ANo.6

#5のoshiete_gooです.

質問者さんの鋭いツッコミにタジタジです.
残念ながら専門家でない筆者には詳細は分かりませんが,
http://www.city.kitakyushu.jp/~k2001050/keiryou/topic_genki.html
によれば, 韓国に譲ったり, 英国から輸入したりしている事実からすると, 実際に運んでいます.もちろん最初の原器も運んで来たわけです.

約30年に一度という,国際キログラム原器との比較は国際度量衡局(パリ近郊)に実際に集めて比べているそうです.
参考URL
http://homepage1.nifty.com/hankai/backnum4/mag212.htm

キログラム原器管理の苦労について参考URL
http://www.isico.or.jp/TRIAL/news/65.htm

なお,
http://tbcc.todo.ne.jp/morgue/
によれば
『日本の通商産業省工業技術院計量研究所に保管されている日本国キログラム原器No.6は国際キログラム原器よりも0.170[mg]大きいことが分かっている。 』
そうです(結構ずれが大きい?).ただし,このページ中の長さの定義は勿論古いです.

なお,ご質問にある,補正が必要になった時の扱いの詳細は残念ながら分かりません.申し訳ありません.直接に計量研究所に問い合わせるか,どなたか詳しい方のお答えを待たれるのが良いと思います.

参考URL:http://www.city.kitakyushu.jp/~k2001050/keiryou/topic_genki.html

投稿日時 - 2002-11-14 03:17:31

お礼

原器の質量を変えるのではなく、何gずれているか、を変えるのですね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2002-11-16 23:05:22

ANo.5

>何らかの原因で原器がなくなってしまったら、1kgの質量が分からなくなってしまうのですか?

その通りですね.
とは言っても, 親分[国際度量衡局にある国際キログラム原器]だけでなく,世界中に子分がばらまかれているので (日本のもその一つです),それらが全部なくならない限りは何とかなるでしょうね.
http://www.nrlm.go.jp/standard/mass.html

ところで,原器としての精度や扱いの容易さの点で見た場合,時間や長さの基準に比べ『質量』が一番ネックになっているのは有名ですね.

参考URL:http://www.nrlm.go.jp/standard/mass.html

投稿日時 - 2002-11-13 02:51:11

補足

日本の原器と国際度量衡局の原器(親分)とを比べている、とありますが、
どうやって比べているのですか?フランスに原器を持って行っているのですか?そんなことをしたら、持って行く途中に質量が変わってしまいませんか?

国際度量衡局の原器と日本の原器との質量が違っていたら、どちらを訂正するのでしょうか?もし日本を訂正するなら、国際度量衡局のは絶対なのですか?国際度量衡局のが絶対なら、仮に多くの原器が同時に重くなっていても、国際度量衡局の原器は変えないのですか?

重い方を訂正する時、軽い方を訂正する時はそれぞれどう訂正するのでしょうか?

分かる範囲で答えて下さい。お願いします。

投稿日時 - 2002-11-13 18:58:34

ANo.4

>グラムの定義に「国際キログラム原器の質量」とあったのですが、国際キログラム原器の質量は#2さんの言う水の質量で決めたという事でいいのでしょうか?
の回答です。
1889年にもともとの原器の定義(正しくは最大密度の温度における水1000cm3の質量)と実際の原器の質量に差があることが判明し、その後は原器によって単位を定義することになったようです。(理科年表より)

投稿日時 - 2002-11-12 21:20:27

補足

その原器の質量はどう決めたのでしょう?
水の質量のつもりだったが、実は違ったと言う事が分かって、原器の質量を採用したのなら、何らかの原因で原器がなくなってしまったら、1kgの質量が分からなくなってしまうのですか?

投稿日時 - 2002-11-12 21:28:22

ANo.3

http://www.houko.com/00/02/H04/357.HTM
ここも参考にしてください。

計量単位令
という、各種単位について定めている政令が見られます。

投稿日時 - 2002-11-12 18:12:31

補足

グラムの定義に「国際キログラム原器の質量」とあったのですが、国際キログラム原器の質量は#2さんの言う水の質量で決めたという事でいいのでしょうか?

投稿日時 - 2002-11-12 20:23:41

ANo.2

根源的なものだけすみません.

メートル
最初は,子午線(円周)の4000万分の1,と定義されましたが,
数10年前には,クリプトン原子の特性波長で定義されていました.
現在では「光が299792458分の1秒に進む距離」と定義されています.


セシウム原子のある特性周波数の光が9192631770周期振動する時間.

グラム
摂氏4℃の水1cc(要・メートル定義)の質量.
とと,ここで温度の定義が必要でしたね.

ケルビン
水の3重点の温度の273.16分の1を「1K」とする.
ケルビン温度から273.15引いたものを「1℃」とする.

投稿日時 - 2002-11-12 18:03:53

補足

グラムの定義に水を用いてますが、純水ですよね?
100%の純水って作れるのでしょうか?
作れないのなら、理論上の値なんでしょうか?それとも微妙な誤差は考えないのでしょうか?

投稿日時 - 2002-11-12 20:17:50

ANo.1

以下のようです。

びょう(ベウ)【秒】
1 時間の単位。一分の六〇分の一が一秒。
2 角度、経緯度の単位。一度の六〇分の一を一分、一分の六〇分の一を一秒という。

メートル【米・米突】
(フランスm鑼re)
1 メートル法による長さの基本単位。もとは地球子午線の円周の四千万分の一と規定され、それにもとづいて作られたメートル原器によっていたが、現代では、クリプトン八六の原子から出る光の波長によって定義されている。約三尺三寸。記号mメーター。

グラム
(英gram,gramme フランスgramme)質量、および重さの単位。一グラムは摂氏四度の蒸留水一立方センチメートルの質量または重量。

ウエーバー
〔磁束の単位〕a weber《記号 Wb》
じそく【磁束】
磁束密度のある空間で磁束密度とそれに垂直な面の面積を掛けた量。

クーロン
(1) (Charles Augustin de Coulomb シャルル=オーギュスタン=ド―)フランスの物理学者、技術者。ねじりばかりを発明し、これを利用して帯電間、磁極間の引力および斥力に関する「クーロンの法則」を発見、静電気学、磁気学に定量的基礎を築いた。(一七三六~一八〇六)
(2) (フランスcoulomb)電気量の単位。一アンペアの電流を一秒間通じるときに移動する電気の量。

アンペア
(英ampere)MKSA単位系および実用単位における電流の強さを表わす単位。記号A。一アンペアは、一ボルトの電位差を持つ二点を一オームの抵抗で結んだ時に流れる電流の大きさに等しい。フランスの物理学者アンペール(Amp鑽e)の名にちなむ。

せっしおんど(‥ヲンド)【摂氏温度】
(「摂氏」はスウェーデン人セルシウス(A=Celsius)の中国語表記「摂爾思」から)温度を計る単位の一つ。一気圧における水の氷点を零度、沸点を一〇〇度とし、その間を一〇〇等分した温度目盛り。氷点以下や沸点以上の温度も同じ目盛り間隔にしてある。記号℃一七四二年、セルシウスが提唱した。セ氏。摂氏。

かしおんど(クヮシヲンド)【華氏温度】
(「華氏」はドイツ人ファーレンハイト(G.D.Fahrenheit)の中国語表記「華倫海」から)温度をはかる単位の一つ。水の氷点を三二度、沸点を二一二度とし、その間を一八〇等分した温度目盛り。記号°F。一七一四年、ファーレンハイトが制定。ヤードポンド単位系で用いられる。華氏。

きあつ【気圧】
1 大気の圧力。普通、地表における圧力をいい、場所、気温、季節などで変化するが、一平方センチメートル当たり約一キログラム重。
2 圧力の単位の一つ。摂氏零度の水銀柱が標準重力のもとで七六〇ミリメートルの高さを示す圧力を一気圧といい、これは一〇一三ミリバールにあたる。

デシベル
(英decibel)
1 音の強さの単位の一つ。人間の耳に感じる最小値を零デシベルとし、この単位に対する対数比でその音の強さを示す。近くの雷鳴が一二〇デシベル、人間の耳に耐える最大値は一三〇デシベルとされる。記号db
2 ある装置の入力端と出力端の信号のような二つの信号の比を表わす単位。二信号の電力比の対数を取った値の一〇分の一。

ルクス
(英・フランスluxから)〈ルックス〉照度の単位。記号lx一カンデラの点光源から一メートル離れた、光線と垂直な面における照度を一ルクスとする。メートル燭光。

ひかり【光】
人間の視覚で感じ得る電磁波。普通、波長が三八〇~七七〇ミリミクロンの可視光線をいうが、広義には赤外線、紫外線、さらにX線、γ線までを含むこともある。真空中では毎秒約三〇万キロメートルの速さで進む。

以上です。辞書を引きましょうね!ネットでも探せますよ!

投稿日時 - 2002-11-12 18:02:57

補足

質問の仕方が悪かったのでしょうか?
辞書的な意味ではなく、物理学でどう定義されているかというのを聞きたかったのです。
例えば、
秒については、"分"の定義は?という事になります。

投稿日時 - 2002-11-12 18:11:27

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