温度についてどんなことをご存じですか

寒い日に気分がくつろぐ一時と言えば，温かいシャワーを浴びるか，風呂に入る時ではないでしょうか。しかし，お湯が熱過ぎたりぬる過ぎたりすると，くつろげなくて，入浴をさっさと済ませてしまうことがあります。シャワーや風呂を緊張の時ではなく，心地よい一時とならせるものは何でしょうか。それは言うまでもなく，お湯の温度です。

外気の温度もやはり毎日気になります。気温を知っていると，どんな服装をして行くか，またその日の予定をどのように組むかを決めるうえで助けになります。気温が分かると大変助かるので，公共の建物には時刻と共に気温も表示してある場合が少なくありません。

しかし寒暖計の数字は，人がどこに住んでいるかによって全く異なる状態を表わす場合があります。例えば，米国で目盛りが40度を指しているときはコートを着る必要があるのに，ヨーロッパで40度なら，できるだけ薄着をする必要があるのはなぜでしょうか。

寒暖計の目盛り

簡単に言うと，米国などのように華氏目盛りを使っている国では，40度と言えば氷点とさほど違わないので寒いのですが，摂氏目盛りが普通に使われているヨーロッパでは，気温が40度だと汗だくになるほど暑いのです。この記事では，一般に使われているこれら2種類の目盛りだけを取り上げます。華氏と摂氏の温度目盛りはどこで発明されたのでしょうか。

1714年，ドイツの物理学者ガブリエル･ダニエル･ファーレンハイト（日本ではファーレンハイトの中国語表記「華倫海」を略して「華氏」と呼んでいる。）は水銀温度計を使って温度目盛りを考案しました。ファーレンハイトは三つの定点を決めました。0度を目盛りの上でできるだけ低いところに置きたいと思い，氷と水と塩の一種を混ぜ合わせて，混合物の温度を当時としては最低のところまで下げました。その温度が彼の目盛りの上での0度になりました。その後，彼は健康な人の体温を自分の目盛りの最高点にし，この温度を96度としました。（しかしその後，健康な人の体温は，彼が任意に設定した温度よりも2.5度ほど高いことが発見された。）彼は三つ目の定点を求めるために氷点を計り，それが32度であることを知りました。後に，その目盛りで水の沸点を計りました。その温度は，海抜0㍍地点で212度であることが分かり，後日彼はこの温度を自分の新しい目盛りの最高点にすると述べました。

ガブリエル･ファーレンハイトと同時代の人の中に，1701年に生まれ1744年に没したスウェーデンの天文学者アーンデシュ･セルシウスがいます。1742年に，セルシウスは温度目盛りを考案し，これもまた発明者の名前で（日本ではセルシウスの中国語表記「摂爾修」を略して「摂氏」と）呼ばれるようになりました。この目盛りは，海抜0㍍地点での氷点を0度とし，沸点を100度とする二つの定点に基づいています。セルシウスは自分の温度計に100の均等な目盛りを付けたので，それは百分度温度目盛りとしても知られています。摂氏目盛りは，メートル法を採用している国であればどこでも用いられています。

今日，華氏目盛りも摂氏目盛りも普通に使われているため，一方からもう一方に換算しなければならないことがよくあります。どのように換算するのでしょうか。華氏目盛りの上では，水の沸点と氷点の差は180度（212度−32度）です。しかし，摂氏目盛りでは，その差は100度です。ですから，二つの目盛りの比は180対100，つまり9対5です。

したがって，華氏から摂氏に換算する場合，まず華氏の温度から32を引きます。そして，その差に9分の5を掛けます。例えば，華氏温度で汗だくになるほどの104度だとしましょう。摂氏を求めるには，104から32を引いて，72とします。それから，72に9分の5を掛けます。答えは40，これが摂氏での温度です。摂氏40度はまさに汗だくになるほどの暑さです。

逆に，摂氏から華氏に換算するには，摂氏の温度数に5分の9を掛け，その後32を足します。それで，例えば温度が摂氏20度だとすると，華氏目盛りでは何度に等しいでしょうか。20に5分の9を掛けると36になります。36に32を足して，華氏温度の68度を求めることができます。

温度とは何か

温度とは，熱さと冷たさとを計る尺度です。それにしても，どうして物質は熱くなったり，冷たくなったりするのでしょうか。仮に，熱せられている物質の分子や原子の構造を覗いてみることができたとすれば，様々な変化が生じているところを目にすることでしょう。水を張った鍋をコンロに掛けて熱しているところを考えてみてください。

水の分子の動きが次第に速くなります。そのうちに水は沸騰します。沸騰は，水の分子が互いにぶつかり合って，液体の形でくっ付き合っていられなくなるほど速く動いている時に起こります。実際に水は気体に変わり始めています。その気体は，わたしたちの目には湯気という形で映ります。

鍋の底の部分は最も温度が高いので，まずそこに気泡ができます。水が水蒸気に変化している間はずっと熱せられても，温度は変化しません。なぜかと言うと，分子が液体から遊離して気体に変化するためには，エネルギーが必要だからです。加えられている熱はそのためのエネルギーになります。ですから，その熱は水をそれ以上熱くするのではなく，さらに多くの水の分子を気体に変える働きをするだけなのです。

気体になった水の分子は，温度の上昇にともなってますます速く動き，振動し，位置を変えてゆきます。仮に，水蒸気の温度を極端に ― 例えば，数千万度あるいは数億度にまで ― 上げたとすれば，電子でさえも原子から遊離してしまいます。そのような高温状態では，原子の中心を成す小さな核が互いに非常に強く衝突するので，核反応が起こります。実際のところ，発電のために核融合を利用する目的の背後にあるのは，そういう考え方なのです。

温度の幅

現在知られている限りでは，温度に上限はありません。一方，温度の下限は確かにありそうです。華氏マイナス459.67度，つまり摂氏マイナス273.15度が，絶対零度として定められています。この温度では，物質の分子や原子の持つエネルギーは最少になります。

冥王星の表面は，華氏マイナス350度，つまり摂氏マイナス210度ぐらいであるとみなされています。1965年に，天文学者たちは宇宙の暗い部分の温度が華氏マイナス455度，つまり摂氏マイナス270度ぐらいであり，絶対零度よりも摂氏目盛りでわずか3度しか高くないことを知りました。これとは対照的に，太陽の中心部は摂氏約1,500万度であると考えられています。しかし，太陽よりも大きな恒星 ― 実際，幾千倍も大きな恒星が存在する ― の温度は太陽よりはるかに高いことでしょう。

この地球上の気温の幅についてはどうでしょうか。地球上の気温の変化の幅はそれほど広くありません。1983年7月21日，南極大陸において気温が華氏マイナス128.6度，つまり摂氏マイナス89.2度まで下がりました。また，1922年9月13日，北アフリカのトリポリにあるエル･アジジアで，華氏136度，つまり摂氏58度という記録的な高温が測定されました。とはいえ，人類の大多数はそのような極端な気温はおろか，それに近い気温さえ経験したことがありません。わたしたちは創造者であるエホバ神に，地上の気温の幅を比較的狭くしてくださったことを感謝できます。地球上に生命が存在できるのもそのおかげだからです。

[13ページの図]

（正式に組んだものについては出版物を参照）

華氏 摂氏

212 100 海抜0㍍地点の大気圧のもとで水が沸騰する

98.6 37 人の平熱

32 0 水が凍る

−40 −40 摂氏温度と華氏温度とが同じになる点

−460 −273 絶対零度