「摂氏」「華氏」「ケルビン」——温度を表すこの3つの単位は、それぞれ別の時代に別の科学者が作り上げたものです。なぜ3種類も存在するのか、絶対零度とは何か、そして2019年に温度の定義はどう変わったのか。この記事では、温度単位の成り立ちから最新の国際定義まで、歴史をたどりながら解説します。温度の相互換算はこちらで試せます。
摂氏（℃）の由来｜天文学者が水から作った温度の基準
摂氏温度（Celsius、℃）を生み出したのは、スウェーデンの天文学者アンデルス・セルシウス（1701〜1744年）です。ウプサラ大学で教鞭をとっていた彼は、1742年に「2つの安定した温度基準を持つ温度計の観察」という論文を発表し、水を基準とした100段階の温度目盛りを提唱しました。
面白いのはその最初の設計です。現在とは上下が逆で、「水が沸騰する点＝0、水が凍る点＝100」と定義していました。現在の摂氏（0℃が氷点、100℃が沸点）に反転させた人物については諸説あります。同じウプサラ大学の植物学者カール・フォン・リンネ（分類学で有名なリンナエウス）が1745年頃に逆向きに改良したとする説が広く知られていますが、フランスの物理学者ジャン＝ピエール・クリスタンが独立して1744年に逆向きの目盛りを発表したともいわれています。セルシウスの死後（1744年没）に行われた改良という点では共通しており、現在の表記が「Celsius」に統一されているのはセルシウスの功績を称えるためです。
「セ氏」「摂氏」の「摂」は、中国語表記 摂爾修斯（セルシウスの音訳）の頭文字に由来します。英語では長く「Centigrade（100段階）」とも呼ばれましたが、1948年に国際度量衡委員会（CIPM）が正式名称を Celsius に統一しました。
摂氏が「水を基準にした」理由
セルシウスの時代、再現性のある基準点として最も手に入りやすく安定していたのが純水の相変化（液体→固体、液体→気体）でした。水の凝固点と沸点は大気圧1気圧（標準大気圧 101.325 kPa）のもとで常に一定であり、世界中どこでも同じ温度計を作れるという利点がありました。
華氏（°F）の由来｜3つの固定点で設計された精密温度計
華氏温度（Fahrenheit、°F）は、ドイツ出身の物理学者・精密機器職人ダニエル・ガブリエル・ファーレンハイト（1686〜1736年）が1724年に発表しました。彼はポーランドのグダニスク生まれで、後にオランダに移住し、精度の高いガラス温度計の製作で名を馳せました。
ファーレンハイトは3つの固定点を基準に目盛りを設計しました。
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| 固定点 | °F値 | 設定根拠 |
|---|---|---|
| 塩水＋砕き氷の混合物の温度 | 0 °F | 当時実験室で作れる最低温度 |
| 純水（氷）の融点 | 32 °F | 水の凝固点 |
| 健康な人間の体温 | 96 °F（後に98.6 °Fに修正） | 体内温度の安定点（原典の第3基準点） |
| 水の沸点 | 212 °F | 第3基準点より導出・後に固定点として確立 |
ファーレンハイトが体温を96 °Fとしたのは歴史的な第3基準点であり、後の再較正で98.6 °Fとなりました。また水の沸点が212 °Fとなることで、32〜212の範囲が180等分（°F単位）される刻みが確立されています。現在の標準体温98.6 °Fは後の再調整の結果です。
「ファ氏」「華氏」の「華」は、中国語での音訳 華倫海（ファーレンハイト）の頭文字です。現在もアメリカ合衆国・リベリア・ミャンマーで公式に使われています。
アメリカが華氏を使い続ける理由
アメリカが18世紀から独立時に華氏を使い始め、その後もメートル法への切り替えを義務化できなかった歴史的経緯があります。1975年に「メートル法転換法」が制定されましたが任意だったため浸透しませんでした。「0〜100°Fが人間の快適な生活温度域にほぼ対応する」という実用的な感覚論も、日常的な親しみやすさを維持しています。
ケルビン（K）の由来｜絶対零度から始まる熱力学の温度
ケルビン（Kelvin、K）は、アイルランド出身のスコットランド人物理学者ウィリアム・トムソン（1824〜1907年）が1848年に提唱した温度単位です。トムソンは後に男爵位を授与され「初代ケルビン卿（Baron Kelvin）」と称されたため、この温度目盛りも「ケルビン」と呼ばれます。
ケルビン温度の出発点は熱力学です。「気体の体積は温度に比例する（シャルルの法則）」という関係を延長すると、気体の体積がゼロになる温度が理論的に求まります。これが 絶対零度（−273.15℃） であり、ケルビン目盛りはここを 0 K として始まります。
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| 換算 | 計算式 |
|---|---|
| ℃ → K | K = ℃ + 273.15 |
| K → ℃ | ℃ = K − 273.15 |
| ℃ → °F | °F = ℃ × 9/5 + 32 |
| °F → ℃ | ℃ = (°F − 32) × 5/9 |
絶対零度とは何か
絶対零度（0 K = −273.15℃）は、原子・分子の熱運動が完全に静止する理論上の最低温度です。熱力学の第3法則によれば、有限の操作手順では絶対零度に到達できません（ネルンストの熱定理）。現在の技術では数ナノケルビン（数十億分の数ケルビン）まで冷却することが可能になっています。
自然界では、宇宙空間の背景温度は約2.7 K（ビッグバンの残光＝宇宙マイクロ波背景放射）、天文学者が発見したブーメラン星雲は約1 K（−272℃）で、宇宙で最も冷たい天体のひとつです。
温度定義の変遷｜水の基準から物理定数へ（2019年改定）
長い間、温度の国際標準は「純粋な水の状態変化」をもとにしていました。
- 1954年：ケルビンが水の三重点（固体・液体・気体が共存する点 = 0.01℃、611.73 Pa）を273.16 K と定義
- 1990年：より精密な「国際温度目盛り1990（ITS-90）」が制定
しかし2019年、国際度量衡総会（CGPM）の第26回会議で、SI（国際単位系）全体の大規模改定が行われました。ケルビンは水の三重点から切り離され、ボルツマン定数 k を正確に 1.380649×10⁻²³ J/K と固定する形で再定義されました。
この改定の意義は大きく、「物質の性質（水）」への依存をなくし、「基本物理定数」だけで温度を定義できるようになった点にあります。実用上の日常温度はほぼ変わりませんが、超低温の精密計測や量子技術の分野で一層の精確さが実現しています。詳しいSI単位系の構造はSI単位・組立単位一覧でも確認できます。
まとめ
摂氏・華氏・ケルビンの3つの温度単位は、それぞれ異なる動機と時代背景から生まれました。水の凝固点・沸点を基準にしたセルシウスの実用的な発想、複数の固定点で精密さを追求したファーレンハイトの職人気質、そして熱力学から絶対零度を理論的に導き出したケルビン卿の科学的洞察——いずれも、「温度を正確に測る」という人類の挑戦の産物です。2019年の改定でこれらの定義は純粋な物理定数に基づくものへと進化し、温度計測の精度はさらなる高みへ向かっています。
