計測単位のシステム

計測単位システムは、単位システムまたは計測システムとも呼ばれ、計測単位と、それらを相互に関連付ける規則の集合です。計測システムは歴史的に重要であり、科学と商業の目的で規制され、定義されてきました。使用されている例としては、国際単位系またはSI （メートル法の現代の形式）、イギリスの帝国単位系、および米国慣用単位系があります。

古代では、測定システムは地域ごとに定義されていました。異なる単位は、王の親指の長さや足のサイズ、歩幅、腕の長さ、あるいは特定のサイズの樽に入った水の重さ（おそらく手と指の関節で定義されていた）に応じて個別に定義されていました。統一的な特徴は、何らかの基準に基づいた定義があったことです。最終的に、商人や科学者のニーズを満たすために、キュビットと歩幅は「慣習単位」に取って代わられました。

より普遍的で一貫性のあるシステムへの好みは、国際貿易と科学の発展とともに徐々に広まっていった。計測システムの変更には短期的にはコストがかかり、それがしばしばそのような変更に対する抵抗につながる。より合理的で国際的に一貫性のある計測システムへの転換の大きな利点は、科学者、技術者、企業、政治家によって認識され、推進されており、その結果、世界のほとんどの国が共通に合意されたメートル法を採用するようになった。

フランス革命によりメートル法が生まれ、世界中に広まり、ほとんどの慣習的な計量単位に取って代わりました。ほとんどのシステムでは、長さ（距離）、質量、および時間が基本量です。

その後、科学の発展により、電荷や電流などの電磁気量を追加して基本量のセットを拡張できることが示されました。ガウス単位系では、長さ、質量、時間のみが基本量であり、別個の電磁気的次元はありません。電力や速度などの他の量は、基本量から導出されます。たとえば、速度は単位時間あたりの距離です。歴史的に、同じ種類の量に幅広い単位が使用されていました。さまざまな文脈で、長さは、10の累乗に基づかない変換係数を使用して、インチ、フィート、ヤード、ファゾム、ロッド、チェーン、ハロン、マイル、海里、スタジアム、リーグで測定されました。

メートル法やその他の最近のシステムでは、ニュートンの運動の法則などの物理学の公式で表される量間の基本的な関係を使用して、少数の基本量が選択され、それぞれの単位が定義され、そこから他のすべての単位が導き出されます。二次単位（倍数と分数）は、これらの基本単位と派生単位に 10 の累乗を掛けて導き出されます。たとえば、長さの単位がメートルの場合、 1 メートルの距離は 1,000 ミリメートル、つまり 0.001 キロメートルになります。

ほとんどの国ではメートル法化が完了、またはほぼ完了しています。

しかし、米国慣用単位は米国で依然として広く使用されており、リベリアでもある程度使用されています。ビルマでは伝統的なビルマの計量単位が使用されており、部分的にメートル法に移行しています。米国との貿易量が多いため、カナダでは米国の単位が限られた状況で使用されています。カナダでは法律上メートル法に変換されているにもかかわらず、帝国度量衡もかなり使用されています。

他の多くの法域では、一部またはすべての状況において他の測定システムを義務付けたり許可したりする法律があります。たとえば、道路標識に関する法律では、距離標識に帝国単位（マイルまたはヤード）のみを表示することが許可されています^[1]または香港^{[2] 。}

米国では、科学分野ではほぼ常にメートル法の単位が使用され、軍事分野では頻繁に使用され、産業界では部分的に使用されています。米国の慣用単位は主に米国の家庭で使用されています。小売店では、特に飲料ボトルではリットル（米国では「liter」と表記）が体積の一般的な単位で、医薬品ではグレーンではなくミリグラムが使用されています。

航空や船舶における海里やノット、航空機の高度を表す フィートなど、 SIに従わない単位も国際的にまだ使用されています。

メートル法の単位系は、1795 年にフランスで初めて明確に定義されたシステムが採用されて以来、進化してきました。この進化の過程で、これらのシステムの使用は世界中に広がり、最初は英語圏以外の国々に、その後は英語圏の国々に広がりました。

メートル法の単位の倍数と分数は 10 の累乗で関連付けられ、その名前は接頭辞で形成されます。この関係は 10 進法の数値と互換性があり、メートル法の単位の利便性に大きく貢献しています。

初期のメートル法には、長さのメートルと質量のグラムという 2 つの基本単位がありました。長さと質量の他の単位、面積、体積、密度などの派生単位はすべて、この 2 つの基本単位から派生したものです。

慣習法（フランス語で「慣習的計量」）は、メートル法と伝統的な計量法の妥協案として導入された計量システムです。フランスでは 1812 年から 1839 年まで使用されていました。

メートル法にはさまざまなバリエーションが使われてきました。重力測定システム、科学で役立つセンチメートル・グラム・秒システム（cgs）、かつてソ連で使われていたメートル・トン・秒システム（mts）、メートル・キログラム・秒システム（mks）などがあります。コンピュータ支援設計などの一部の工学分野では、ミリメートル・グラム・秒（mmgs）も使用されています。^[3]

メートル法の現在の国際標準は、国際単位系( Système international d'unitésまたは SI) です。これは、すべての単位を 7 つの単位で表現できるシステムです。SI基本単位として使用される単位は、メートル、キログラム、秒、アンペア、ケルビン、モル、カンデラです。

イギリスの帝国単位と米国の慣用単位は、どちらも以前の英国単位に由来しています。帝国単位は主に旧大英帝国とイギリス連邦で使用されていましたが、これらすべての国では大部分がメートル法に取って代わられました。イギリスでは今でも一部の用途に使用されていますが、商業、科学、工業の用途では大部分がメートル法に置き換えられています。しかし、米国慣用単位は、米国ではまだ主要な測定システムです。メートル法化に向けていくつかの措置が講じられてきましたが（主に1960年代後半から1970年代前半）、慣用単位は広大な産業インフラストラクチャと商業の発展により、強い地位を​​占めています。

イギリスの帝国単位系と米国の慣用単位系は密接に関連していますが、両者の間には多くの違いがあります。長さと面積の単位 (インチ、フィート、ヤード、マイルなど) は、国際ヤード・ポンド協定の採択以来同一ですが、米国と、以前はインドは、測量の目的で古い定義を保持していました。これにより、たとえば米国の測量フィートが生まれました。常用単位の質量と重量は、1ポンド(lb)より大きい単位では異なります。イギリスの帝国単位系では、14 ポンドのストーン、 112 ポンドのロング ハンドレッドウェイト、2,240 ポンドのロングトンが使用されます。ストーンは、米国で使用される重量の単位ではありません。米国慣用単位系では、 100 ポンドのショート ハンドレッドウェイトと2,000 ポンドの ショートトンが使用されます。

これらの単位系で最も顕著な違いは、体積の単位です。米国液量オンス(fl oz) は約 29.6ミリリットル(ml) で、英液量オンス (約 28.4 ml) よりわずかに大きいです。ただし、米国 1 パイントは 16 米国液量オンス、英パイントは 20 英液量オンスなので、英パイントは約 20% 大きくなります。クォート、ガロンなどについても同様で、6 米国ガロンは 5 英ガロンよりわずかに小さくなります。

常量法は、質量と重量の一般的なシステムとして機能しました。これに加えて、トロイシステムと薬剤システムがあります。トロイ重量は、貴金属、黒色火薬、宝石に慣習的に使用されていました。トロイオンスは現在使用されているシステムの唯一の単位で、貴金属に使用されます。トロイオンスは常量法より大きいですが、ポンドはより小さいです。廃止されたトロイポンドは、常量法の1ポンドあたり16オンスではなく、12オンスに分割されました。薬剤システムは伝統的に薬理学で使用されていましたが、現在ではメートル法に置き換えられています。トロイシステムと同じポンドとオンスを共有していますが、さらに異なる細分化がされています。

自然単位は、普遍的な物理定数に基づいて定義される測定単位であり、選択された物理定数は、それらの単位で表現されると数値 1 になります。自然単位は、その定義が自然の特性のみに基づいており、人間の構築物には依存していないため、このように呼ばれています。使用する定数の選択に応じて、さまざまな自然単位システムが可能です。

以下に例をいくつか挙げます。

• 幾何化された単位系は相対論的物理学で役立ちます。これらのシステムでは、光の速度や重力定数などが定数として選ばれます。
• プランク単位系は、定義定数のリストに縮小プランク定数が含まれる幾何学的単位系です。これは、物体や粒子の特性ではなく、自由空間の特性のみに基づいています。
• ストーニー単位は、クーロン定数と素電荷が含まれた幾何化された単位系です。
• 原子単位は、原子物理学、特に電子の特性を説明するために使用される単位系です。原子単位は、電子質量、素電荷、クーロン定数、および換算プランク定数など、電子に関連するいくつかの定数を使用するために選択されています。このシステムにおけるエネルギーの単位は、ボーア原子内の電子の全エネルギーであり、ハートリーエネルギーと呼ばれます。長さの単位はボーア半径です。

書籍や新聞などにも記載されている 非標準の測定単位には、次のものがあります。

• アメリカンフットボール競技場は、長さ 100ヤード(91.4 m)、幅 160 フィート (48.8 m) の競技場です。この単位は、アメリカの公共メディアでは、大きな建物や公園の大きさを表すのによく使用されます。長さの単位 (100 ヤードまたは 91.4 m、ゴールエリアを除いた競技場の長さ) としても、面積の単位 (57,600 平方フィートまたは 5,350 m ²、約 1.32エーカー(0.53  ha )) としても使用されます。
• イギリスのメディアはサッカー場を同様の目的で頻繁に使用しているが、サッカー場の大きさは固定されておらず、定められた範囲内で変化することがある（長さ100〜130ヤードまたは91.4〜118.9メートル、幅50〜100ヤードまたは45.7〜91.4メートル、面積は5,000〜13,000平方ヤードまたは4,181〜10,870平方メートル^）。しかし、UEFAチャンピオンズリーグのフィールドは正確に105 x 68メートル（114.83 x 74.37ヤード）で、面積は7,140平方メートル^（ 0.714ヘクタール）または8,539 平方ヤード（1.764エーカー）である。たとえば、「HSS船はサッカー場とほぼ同じ大きさのアルミニウム双胴船です。」^[4]
• より大きな面積は、読者によく知られている州や国の面積の倍数として表現されることもあります。

• TNT 換算トン、およびその倍数であるキロトン、メガトン、ギガトン。爆発、火山活動、地震、小惑星の衝突など、非常にエネルギーの高い事象の威力を表すときによく使用されます。エネルギー単位としての TNT 1グラムは、1000 熱化学カロリー (1,000 calまたは 4,184  J )と定義されています 。
• 広島に投下された原子爆弾。そのエネルギー出力は、公共メディアや一般書籍でエネルギーの単位としてよく使用されています。(その出力はおよそ 13 キロトン、つまり 60 TJ でした。)
• ダイナマイト1本。

お金に適用される測定単位は、経済学では計算単位、会計学では測定単位と呼ばれます。 ^[5]これは通常、国が発行する通貨またはその一部であり、たとえば、米ドルと米セント（1ドルの1/100）、またはユーロとユーロセントです。

ISO 4217は、国際標準化機構 (ISO) によって確立された通貨の名前を定義する 3 文字のコード (通貨コードとも呼ばれる) を説明する国際標準です。

歴史を通じて、多くの公式の計量システムが使用されてきました。公式には使用されなくなっていますが、これらの慣習的なシステムの一部は、たとえば料理など、日常生活で時々使用されます。

• 単位の変換
• メートル法の歴史
• ISO 31
• 測定レベル
• 中世の度量衡
• 巨石の庭
• ペトログラード標準
• 疑似科学的計測
• 測定単位の統一コード
• 度量衡

• タヴァナー、ロバート（2007）、スムートの耳：人間性の尺度、ISBN 0-300-12492-9 

ウィキメディア・コモンズには、慣習的測定単位に関連するメディアがあります。

• CLDR – 通貨、日付、時刻、数字の Unicode ローカリゼーション
• 測定単位の辞書
• 古い計測単位
• 古代と聖書からの尺度 古代と聖書 - Wayback Machineより(2008 年 5 月 10 日アーカイブ)
• リーズノーバーの土地測定法 北米で使用されているスペイン語とフランス語の土地測定法（および換算表付きの英語の同等物）の参考文献
• 統一計測単位コード