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摂氏度は、セルシウス温度目盛[ 1 ] (元々は英語でcentigrade 目盛として知られていた) [ 2 ] の温度の単位であり、国際単位系(SI)で使用される2 つの温度目盛の 1 つです。もう 1 つは、密接に関連するケルビン目盛です。摂氏度 (記号: °C ) は、セルシウス温度目盛上の特定の点、または 2 つの温度の差や範囲を指すことができます。これは、1742 年にその最初のバージョンを提案したスウェーデンの天文学者アンデルス・セルシウス(1701–1744) にちなんで名付けられました。この単位は、長年にわたり、いくつかの言語でcentigrade (ラテン語のcentum (100 を意味する) とgradus (ステップを意味する) から) と呼ばれていました。1948 年に、国際度量衡委員会[ 3 ]は、セルシウスを称え、また一部の言語で 1グラディアンの 100 分の 1 という用語との混同を避けるために、この単位を改名しました。ほとんどの国はこの温度目盛を使用しているが、アメリカ合衆国、一部の島嶼地域、そしてリベリアでは依然として華氏温度目盛が使用されている。
19世紀から20世紀前半にかけて、温度目盛は、1気圧における水の凝固点を0℃、沸点を100℃としていた。（セルシウスの当初の提案では、これらの値は逆で、沸点が0℃、凝固点が100℃であった。）
1954年から2019年の間、摂氏度と摂氏温度目盛 の正確な定義には絶対零度と水の三重点の温度が使用されていました。2007年以降、摂氏温度目盛は熱力学的温度のSI基本単位であるケルビン（記号：K）で定義されています。最低温度である絶対零度は現在、正確に0 Kおよび-273.15 ° Cと定義されています。[ 4 ]
1742年、スウェーデンの天文学者アンデルス・セルシウス（1701～1744）は、現在「セルシウス」として知られる温度目盛とは逆の温度目盛を作成しました。0は水の沸点、100は水の凝固点を表します。[ 5 ]彼は論文「温度計上の2つの持続的な度数の観測」の中で、氷の融点は圧力によってほとんど影響を受けないことを示す実験について述べています。彼はまた、水の沸点が大気圧の関数としてどのように変化するかを驚くほど正確に決定しました。彼は、沸点である温度目盛のゼロ点を、平均海面における平均気圧で校正することを提案しました。この圧力は1標準気圧として知られています。 1954年に開催された国際度量衡局（BIPM）の第10回総会（CGPM）では、1標準気圧を正確に1平方センチメートルあたり1,013,250ダイン（101.325 kPa）と定義した。[ 6 ]
1743年、リヨンアカデミーの常任書記であったフランスの物理学者ジャン＝ピエール・クリスティンは、摂氏温度目盛を反転させ、0を水の凝固点、100を水の沸点とした。クリスティンが摂氏の元の目盛の反転を独自に発明したと考える人もいれば、単に摂氏の目盛を反転させただけだと考える人もいる。[ 7 ] [ 8 ] 1743年5月19日、彼はこの目盛を使用した水銀温度計「リヨンの温度計」の設計を発表した。これは職人ピエール・カサティによって製作された。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
1744年、アンデルス・セルシウスの死と時を同じくして、スウェーデンの植物学者カール・リンネ（1707-1778）はセルシウスの温度目盛を逆転させた。[ 12 ]温室で使用するために特注した「リンネ温度計」は、当時スウェーデンを代表する科学機器メーカーであったダニエル・エクストロムによって製作された。エクストロムの工房はストックホルム天文台の地下にあった。現代の通信手段が発達する以前のこの時代にはよくあることだが、多くの物理学者、科学者、機器メーカーがそれぞれ独自にこの同じ目盛を開発したとされている。[ 13 ]その中には、スウェーデン王立科学アカデミー（機器工房があった）の秘書であり、リンネと文通していたペール・エルヴィウス、機器メーカーのダニエル・エクストロムなどがいる。そしてアンダース・セルシウスの下で天文学を学んだマーテン・シュトローマー（1707年 - 1770年）。
この現代的な「順方向」摂氏温度目盛で温度を報告した最初の既知のスウェーデン文書[ 14 ]は、リンネが弟子のサミュエル・ナウクレールに宛てて書いた1745年12月16日付の論文「Hortus Upsaliensis」である。その中でリンネは、ウプサラ大学植物園の温室内の温度を報告している。
カルダリウム（温室の温室部分）は 、窓の角度によって太陽光線だけで非常に高温になるため、温度計はしばしば30度に達するが、熱心な園芸家は通常、温度が20～25度を超えないように、冬は15度を下回らないように注意している 。
19世紀以来、世界中の科学界や温度測定界では「摂氏目盛」という表現が用いられており、温度はしばしば単に「度」と表記され、より詳細な表記が必要な場合は「摂氏度」と表記され、記号は°Cが用いられた。
フランス語では、摂氏という用語は角度測定に使用される場合、グラジアンの 100 分の 1 を意味します。後に温度にcentesimal degreeという用語が導入されましたが[ 15 ]、フランス語とスペイン語ではグラジアン (直角の 100 分の 1 ) を意味するため、これも問題がありました。温度と角度測定の混同のリスクは、1948 年に国際度量衡総会と国際度量衡委員会 (CIPM) の第 9 回会議で温度に正式に「摂氏度」が採用されたときに解消されました。[ 16 ] [ a ]
科学分野では「摂氏」が一般的に使われているが、フランス語圏や英語圏では、特に非公式な場面で「摂氏」が今でも使われている。「摂氏」の使用頻度は時間とともに減少している。[ 17 ]
オーストラリアではメートル法への移行に伴い、1972年9月1日以降、同国の天気予報は摂氏のみで行われるようになった。[ 18 ]イギリスでは、BBCウェザーの予報が「摂氏」から「セルシウス」に切り替わったのは1985年2月になってからだった。[ 19 ]
すべての相転移は標準大気圧下でのものです。数値は定義によるものか、経験的測定値から近似したものです。
「摂氏度」は、1967年に温度のSI基本単位がケルビンとなり、それまで使われていた「ケルビン度」という大文字の用語が置き換えられて以来、単位名に大文字が含まれる唯一のSI単位である。複数形は「摂氏度」である。[ 24 ]
国際度量衡局(BIPM)の一般的な規則では、数値は常に単位の前にあり、単位と数値の間には必ずスペースが使用されます。たとえば、「30.2 °C」（「30.2°C」や「30.2° C」ではありません）。[ 25 ]この規則の唯一の例外は、平面角の度、分、秒の単位記号 (それぞれ °、′、″ ) で、数値と単位記号の間にスペースは残されません。[ 26 ]他の言語やさまざまな出版社では、異なる印刷規則に従う場合があります。
Unicode は摂氏記号をコードポイントU+2103 ℃ DEGREE CELSIUSで提供しています。ただし、これは従来のエンコーディングとの往復互換性のために提供されている互換性文字です。中国語などの縦書きの東アジアの文字を正しくレンダリングすることが容易になります。Unicode 標準では、この文字の使用を明示的に推奨していません。「通常の使用では、摂氏度 '°C' をU+2103 ℃ DEGREE CELSIUSではなく、U+00B0 ° DEGREE SIGN + U+0043 C LATIN CAPITAL LETTER Cのシーケンスで表す方が良いです。検索では、これら 2 つのシーケンスを同一として扱います。」[ 27 ]
摂氏度は、その単位名と記号の使用に関してケルビンと同じ規則に従います。したがって、摂氏度は、その目盛りに沿った特定の温度を表すだけでなく（例：「ガリウムは29.7646 °Cで融解する」および「外気温は摂氏23度である」）、温度間隔、つまり温度の差またはその不確かさを表すのにも適しています（例：「熱交換器の出力は摂氏40度高い」および「当社の標準不確かさは±3 °Cである」）。[ 28 ]この二重の使用のため、ある量が温度間隔であることを示すために単位名や記号に頼ってはなりません。その量が間隔であることは、文脈または明示的な記述によって曖昧さなく示されなければなりません。[ c ]この問題は、温度には記号°C（「摂氏度」と発音）を、温度間隔にはC° （「摂氏度」と発音）を使用することで解決される場合もありますが、この使用法は標準的ではありません。[ 29 ]同じことを表す別の方法は「40 °C ± 3 K」で、これは文献でよく見られます。
摂氏温度は間隔システムに従いますが、比率システムではありません。また、絶対スケールではなく相対スケールに従います。たとえば、20 °C の物体は 10 °C の物体の 2 倍のエネルギーを持っているわけではありません 。また、0 °C は摂氏温度の最低値ではありません。したがって、摂氏温度は便利な間隔測定ですが、重量や距離のような比率測定の特性は持ちません。[ 30 ]
科学や工学では、摂氏とケルビンの目盛りが密接に関連した文脈でよく組み合わされて使用されます。たとえば、「測定値は 0.01023 °C で、不確かさは 70 μK でした」のようにです。摂氏の大きさがケルビンの大きさと等しいため、この慣行は許容されます。第 13 回 CGPM 決議 3 の決定第 3 号[ 31 ]で「温度間隔は摂氏で表すこともできる」と公式に承認されているにもかかわらず、摂氏と K の両方を同時に使用する慣行は科学界全体で広く普及しており、温度間隔を表すためにSI 接頭辞付きの摂氏形式 (「μ°C」や「マイクロ摂氏」など) を使用することは広く採用されていません。
水の融点と沸点は、もはやセルシウス温度目盛の定義の一部ではありません。1948年に、定義は水の三重点を使用するように変更されました。[ 32 ] 2005年には、定義はさらに改良され、三重点として正確に定義された同位体組成の水（VSMOW）を使用するようになりました。2019年には、定義はボルツマン定数を使用するように変更され、ケルビンの定義は水の特性から完全に切り離されました。これらの正式な定義のそれぞれにおいて、セルシウス温度目盛の数値は、当時の計量学の精度の範囲内で、以前の定義と同一のままでした。
水の融点と沸点が定義の一部ではなくなったとき、それらは代わりに測定可能な量となった。これは三重点についても同様である。
1948年、第9回国際度量衡総会（CGPM）決議3において、水の三重点を基準点として用いることが初めて検討された際、三重点は 水の既知の融点よりわずか0.01℃高いだけであったため、単純に0.01 ℃と定義されました。しかし、その後の測定により、VSMOWの三重点と融点の差は実際には0.01℃よりごくわずかに（ 0.001 ℃未満）大きいことが示されました。したがって、氷の実際の融点は0 ℃よりごくわずかに（1000分の1度未満）低いことになります。また、水の三重点を273.16Kと定義することで、絶対零度を基準とした絶対熱力学的温度スケールにおける1℃ごとの増分の大きさが正確に定義されました。水の実際の沸点から切り離すと、「100 °C」という値は、絶対値で 0 °Cより正確に373.15 / 273.15倍(熱力学的に約 36.61% 高い) 高い値になります。校正の 2 点定義に厳密に従うと、1 標準気圧下での VSMOW の沸点は実際には 373.1339 K (99.9839 °C) でした。ITS -90 (多くの定義点を含む校正標準で、高精度計測機器によく使用される)に校正すると、VSMOW の沸点はわずかに低く、約 99.974 °C になります。[ 33 ]
摂氏温度目盛の元の定義と以前の定義（絶対零度と三重点に基づく）との間の沸点の差は16.1ミリケルビンですが、水の沸点は気圧の変化に非常に敏感であるため、一般的な日常生活ではほとんど意味がありません。例えば、高度がわずか28cm（11インチ）変化するだけで、沸点は1ミリケルビン変化します。
ジャン＝ピエール・クリスティンはセルシウスの目盛りの固定点を反転させ、今日使われている目盛りを作り出した。
...摂氏20度の温度