メートル

メートル原器}}

メートル（フランス語：, 記号m）は、SIにおける長さの単位である。SI基本単位の一つである。日本語では、原語であるフランス語読みのメートルの他に、英語からきたメーター(英: ', 米: ') と言うこともあり、漢字で「米」と書かれることもある。

1メートルは、現在は1秒の299 792 458分の1の時間（約3億分の1秒）に光が真空中を伝わる距離として定義されている。

メートル(metre)という名称は、「ものさし」を意味するギリシア語の metronに由来し、メーター(meter)などと同一語源である。

倍量・分量単位

国際単位系の接頭辞と組み合わせて、メートルから派生する多くの単位が使用されている。よく使われているのは次のような単位である。

km = キロメートル = 1000 メートル
cm = センチメートル = 1/100 メートル
mm = ミリメートル = 1/1000 メートル
μm = マイクロメートル = 10^-6 メートル -- 以前ミクロンと呼ばれていたが廃止された
nm = ナノメートル = 10^-9 メートル
pm = ピコメートル = 10^-12 メートル
fm = フェムトメートル = 10^-15 メートル -- フェルミまたはユカワの別名がある
am = アトメートル = 10^-18 メートル
zm = ゼプトメートル = 10^-21 メートル
ym = ヨクトメートル = 10^-24 メートル

倍量単位については、定義上はメガメートル(Mm)、ギガメートル(Gm)などもありうるが、大きな長さについては天文単位、光年、パーセクなどの慣用の単位が使用されたり、指数表記されたりすることが多い。

他の単位系の長さの単位（尺、フィートなど）も、現在ではメートルを基準とする定義に改められている。

歴史

経線の長さによるメートル

メートルが初めて規定されたのは1791年、フランスにおいてだった。前年の3月に国民議会議員であるタレーラン・ペリゴールの提案によって、世界中に様々ある長さの単位を統一し、新しい単位を創設することが決議された。当初はイギリスとの協同で進める予定であったが、フランス革命直後であり、同様の革命が自国にも波及することを恐れたイギリスの参同が得られず単独で行うことになり、フランス科学アカデミーに委員会が設けられた。

自然科学に根拠を持ったものでなければ世界で共通に使ってもらえないということで、委員会では以下の3つの案が検討された。

地球の北極から赤道までの子午線の長さの1000万分の1
赤道の周長の4000万分の1
北緯45度の地点で、半周期が1秒になる振り子の紐の長さ

これらはほぼ同じ長さであるが、その元となったのは、ヨーロッパ各地で使われていた、キュビットの2倍のダブルキュビットに由来する単位であった。

3案は、地球の重力が場所によって異なることと、長さの定義に時間を使わなければならないということで却下された（ただし、現在のメートルの定義には秒が使われている）。2案も、赤道上には海上区間や熱帯地域が多く測量が困難ということで採用されず、委員会は1案を国民議会に答申した。それを受けて、1791年3月の国民議会で1案が正式に採用された。

1795年、ニコラス・ルイ・ラカイユの測定値に基づいて暫定的に「メートル」の長さを定め、黄銅製の仮の原器を作成した。1792年より、北極から赤道までの長さを実際に測量することとなった。しかし、その長さを実際に測量するのは不可能に近いので、パリを通過する同一経線上にあるフランス北岸のダンケルクからスペイン南岸のバルセロナまでの長さを三角測量を繰り返して計測し、その長さと両都市の緯度差から北極から赤道までの長さを求めることとした。測量が行われたのがフランス革命の直後でまだ政情が不安定であったこと、スペインもフランスと対立していたこと、さらにほとんどが山岳地帯であったことから測量は困難を極めた。スパイと間違われて逮捕されたり、命を落したりした者もいた。測量には6年かかり、1798年に終了した。この測量結果を元にしてメートルの長さが正式に定められ、1799年に白金製の正式な「メートル原器」が作成された。この原器は、国立史料館に保管されたことから「アルシーブ(Archive)のメートル」と呼ばれる。質量も、このメートルを基準として、1立方デシメートルの水の質量が1キログラムと定められた。これに時間の単位秒を加えて新たな単位系メートル法が作られた。

メートル原器によるメートル

1870年、全世界の単位をメートル法に統一するメートル条約を締結するための会議で、単位系の基準はメートル原器とすると定められたので、メートルと地球の経線の長さとの直接の関連はなくなった。1875年にメートル条約が締結された。日本は1886年（明治19年）にこの条約に加入した。メートル条約を受けて、各国で使用するためのメートル原器が30本作られた。このメートル原器は白金90%、イリジウム10%の合金で、発案者の名前から「トレスカの断面」と呼ばれるX字形の断面をしている。両端附近に楕円形のマークがあり、その中に3本の平行線が引かれていて、0℃のときの中央の目盛り同士の間隔が1メートルであると定められた。30本のうち、"No.6"の原器が「アルシーブのメートル」の長さに最も近かったため、これを「国際メートル原器」とした。1889年の第1回国際度量衡総会において他の原器がくじ引きで条約加盟各国に配布され、国際メートル原器との差が伝えられた。例えば日本に配布されたものは"No.22"で、国際メートル原器との差は0.78μmである。

普遍的な定義へ

国際メートル原器という「物」を基準にした定義では、メートル原器の紛失、焼損などのおそれがある。それに、国際メートル原器と比較しなければメートルを決めることができず、どこにいても1メートルの長さを現示することのできる普遍的な定義が求められるようになった。また、メートル原器によるメートルの長さにも問題があった。測量技術の進歩により、再度地球の経線の長さを計ってみると、本来なら10 000 000メートルとなるはずの北極から赤道までの長さが10 002 288メートルであることがわかった。また、基準となる目盛り線自体に幅があるため、その幅分だけ誤差が生じることになる。

普遍的でより精度の高いメートルの定義として光の波長を使用するという発想が、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの1873年の著書『電磁気学』の中で初めて示されている。1892年、国際度量衡委員会は光の波長を用いた長さの基準の研究をアルバート・マイケルソンに依頼しており、彼は自身の考案した干渉計でカドミウムから出る赤色の光の波長を求めて、光の波長を元にしたメートルの定義が可能という研究結果を発表した。どの原子を使用すれば良いかの議論の末、1960年の第11回国際度量衡総会において、「クリプトン86原子の準位3p¹⁰と5d⁵の間の遷移に対応する光の真空中における波長の1 650 763.73倍に等しい長さ」という新しい定義が採択された。

その後、光速度の測定精度が高まったこと、長さの測定精度が時間の測定精度と比べて劣っていたことから、1983年の第17回国際度量衡総会において、光速度を基準とする現在の定義が採用された。

表記

漢字では「米突」の字が宛てられており、ここから「米」一字だけでメートルの意味を表すようになった。日本では明治時代、中央気象台（現気象庁）が「米」を偏とする以下のような倍量・分量単位の漢字を作り、1891年から各気象台で気象観測の月報などに使用して、一般にも広まった（第二次大戦中に敵性語を使わないようにするために作られた、と書いている書物もあるが、これは誤りである）。一部は中国でも取り入れられている。

ミリメートル(mm) -- 粍
センチメートル(cm) -- 糎
デシメートル(dm) -- 粉（元々「こな」の意味の文字だが、デシメートルの意味は日本で作られたもの（国訓）である。）
デカメートル(dam) -- 籵
ヘクトメートル(hm) -- 粨
キロメートル(km) -- 粁
ミリアメートル(10⁴ m) -- {米万}

派生単位

メートルはSIの基本単位であり、メートルから派生した単位は多数あるので、ここで全てを挙げることはせず、メートルのみを使用した単位を挙げる。

m² -- 平方メートル。面積の単位
m³ -- 立方メートル。体積の単位
m^-1 -- 毎メートル。波数の単位。以下に詳述する。

毎メートル

毎メートル（まいメートル、記号:m^-1）は、波数の単位である。1毎メートルは、1メートルにつき1回の波数を示す。波数は波長の逆数であるので、単位は毎メートルとなる。記号は"m^-1"であるが、これを"/m"と書くことはできない。

CGS単位系では、毎センチメートル（1センチメートルにつき1回の波数）に対してカイザー（kayser、記号:K、ハインリヒ・カイザー(Heinrich Kayser)に因む）またはリュードベリ（rydberg、ヨハネス・リュードベリに因む）という固有の名称が与えられていた。SIの波数の単位である毎メートルには固有の名称はない。

なお、レンズの屈折度の単位であるディオプトリも毎メートルの次元を持つが、これを波数の単位として使用することはできない。

外部リンク

BIPM - metre - 国際度量衡局のサイト内のメートルの定義
科学の歩みところどころ 1メートルはどうして決めた？（啓林館）

倍量・分量単位

歴史

経線の長さによるメートル

メートル原器によるメートル

普遍的な定義へ

表記

派生単位

毎メートル

関連項目

外部リンク

関連書

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