国際単位系(SI)とは?~最も標準的な単位系~

2018年8月15日

国際単位系(International System of Units、略称:SI)は、多くの分野で使用されている最も標準的な単位系です。

アメリカを除くほとんどの国では単位系は国際単位系を使用することが義務付けられています。

日本は、1991年にJIS(日本工業規格)が国際単位系準拠となり、JIS Z 8203「国際単位系 (SI) 及びその使い方」が規定された。

国際単位系(SI)の7つの基本単位

国際単位系は、長さ:メートル(m)、質量:キログラム(kg)、時間:秒(s)、電流:アンペア(A)、温度:ケルビン(K)、物質量:モル(mol)、光度:カンデラ(cd)の7つの基本単位から成り立っています。

各基本単位の定義を見ていきましょう。

基本単位の定義

長さ:メートル(m)

1/299,792,458秒に光が真空中を伝わる長さ。長さの単位の定義の詳細はこちら

質量:キログラム(kg)

国際キログラム原器(プラチナ 90 %、イリジウム 10 % からなる合金で直径・高さともに 39 ミリメートルの円柱)の質量。重さの単位の定義の詳細はこちら

時間:秒(s)

セシウム133原子の基底状態の2つの超微細構造準位(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。時間の単位の定義の詳細はこちら

電流:アンペア(A)

真空中に1mの間隔で平行に配置された無限に小さい円形断面積を有する無限に長い 2 本の直線状導体のそれぞれを流れ、これらの導体の長さ 1 mにつき 2×10−7Nの力を及ぼし合う一定の電流。

温度:ケルビン(K)

水の三重点の熱力学温度の 1/273.16。温度の単位の定義の詳細はこちら

物質量:モル(mol)

0.012 キログラムの炭素12の中に存在する原子の数に等しい数の要素粒子を含む系の物質量。
モルを使うときは、要素粒子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、そのほか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:540×1012 ヘルツの単色放射を放出し、所定の方向におけるその放射強度が 1/683 ワット毎ステラジアンである光源の、その方向における光度。

SI組立単位

SIの基本単位を組合せた単位はSI組立単位と言われています。

SI組立単位は固有の名称を持たないものと固有の名称を持つものがあります。

また、固有の名称を持つ単位と基本単位を組合せた単位も多くあります。

固有の名称を持たない組立単位の例

組立量 名称 記号
面積 平方メートル m2
体積 立方メートル m3
速度 メートル毎秒 m/s
波数 毎メートル m-1
密度 キログラム立方メートル kg/m3
電流密度 アンペア毎平方メートル A/m2
磁界の強さ アンペア毎メートル A/m
密度 モル毎立方メートル mol/m3
輝度 カンデラ毎立方メートル cd/m3

固有の名称を持つ組立単位の例

組立量 名称 記号(SI基本単位)
平面角 ラジアン rad(m/m)
周波数 ヘルツ Hz(s-1)
ニュートン N(m kg s-2
圧力 パスカル Pa(m-1 kg s-2
エネルギー ジュール J(m2 kg s-2
仕事率 ワット W(m2 kg s-3
電気量 クーロン C(s A)
電圧 ボルト V(m2 kg s-3 A-1)
電気抵抗 オーム Ω(m2 kg s-3 A-2)
磁束密度 テスラ T(kg s-2 A-1)

固有の名称を持つ単位と基本単位を組合せた単位の例

組立量 名称 記号(SI基本単位)
力のモーメント パスカル秒 Pa s(m-1 kg s-1)
角速度 ラジアン毎秒 rad/s(s-1)
熱容量 ジュール毎ケルビン J/K(m2 kg s-2 K-1

SI接頭辞

国際単位系には20個のSI接頭辞がある。接頭辞を付けることで単位の大きさを変えることができる。

接頭辞 記号 意味
ヨタ Y 1024
ゼタ Z 1021
エクサ E 1018
ペタ P 1015
テラ T 1012
ギガ G 109
メガ M 106
キロ k 103
ヘクト h 102
デカ da 101
デシ d 10-1
センチ c 10-2
ミリ m 10-3
マイクロ μ 10-6
ナノ n 10-9
ピコ p 10-12
フェムト f 10-15
アト a 10-18
ゼプト z 10-21
ヨクト y 10-24

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