| 基準 | 天文単位 (au) | センチメートル (cm) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 1.98532 × 10-12 au | 29.7 cm |
| Average adult human height | 1.13638 × 10-11 au | 170 cm |
| A football pitch (length) | 7.01882 × 10-10 au | 10500 cm |
| A marathon | 0.000000282056 au | 4219500 cm |
| Height of Mount Everest | 0.0000000591519 au | 884900 cm |
天文単位は、ちょうど 149597870700 メートル、すなわち 1 億 5000 万キロメートル近くにあたる長さです。記号は au です。地球と太陽の平均距離にほぼ等しく、太陽系内の距離を表す標準的な尺度です。
この単位はもともと、固定した数値ではなく、その軌道上の関係によって定義されていました。かつての定義は、太陽を周回する仮想の天体の性質に結びつけられており、そのため値は万有引力定数に左右され、測定の精度が上がるたびに改められる必要がありました。国際天文学連合は 2012 年、天文単位を正確なメートル数として定めることでこの依存関係を断ち切りました。この変更は計算を簡単にし、物理定数が精密化されるたびに長さが動く単位という不都合を取り除きました。
その値を求めることは、観測天文学の大きな課題のひとつでした。太陽面を通過する金星を地球上の遠く離れた地点から観測すれば、三角測量で距離を求められます。1761 年、1769 年、1874 年、1882 年の通過に合わせて観測隊が組まれ、ジェームズ・クックの第 1 回太平洋航海は 1769 年の現象を軸に計画されました。1960 年代の金星へのレーダー測距が、最終的にどの光学的手法よりもはるかに高い精度でこの数値を確定しました。
この単位のおかげで太陽系の距離は把握しやすくなります。水星は 0.39 au、火星は 1.52 au、木星は 5.2 au、海王星は 30.1 au の距離を公転します。カイパーベルトはおよそ 50 au まで広がっています。人類がつくったもっとも遠い物体であるボイジャー 1 号は 165 au を超えました。光は 1 天文単位を進むのに約 499 秒かかるため、太陽までは 8 光分あまりということになります。
太陽系の外ではこの単位は扱いにくくなり、天文学者は光年とパーセクに切り替えます。1 パーセクは 206265 au です。
探査機の航法は、この単位が近似ではなく正確であることを前提にしています。外惑星への軌道は数十天文単位の距離にわたって計算されるため、単位そのものの長さの誤差はあらゆる位置計算に波及します。2012 年に値を固定したことで、ミッション計画に用いる暦表からこのずれの原因が取り除かれました。
1 天文単位は 149597870.7 キロメートル、およそ 9295.6 万マイルに等しくなります。
センチメートルは 1 メートルの 100 分の 1 で、記号は cm です。メートル法の下位単位のなかでは日常生活でもっとも手に取りやすい単位で、手に持てるほど小さいが、ミリメートルで測るには大きすぎる範囲を受け持ちます。
もっともよく使われるのは身体の計測です。身長、ウエスト、胸囲、股下は世界の大半でセンチメートルで記録され、衣類のサイズもそれに基づいています。小児の成長曲線では、身長と頭囲を年齢に対してセンチメートルで示します。長期間の降水量、積雪の深さ、家具や旅行かばんの寸法も同じように表されます。
この単位は、およそ 1 世紀にわたり科学の分野でも正式な地位を占めていました。1874 年に英国科学振興協会が採用した CGS 単位系は、長さの基本単位をセンチメートルとしていました。エルグ、ダイン、ガウスといった CGS 単位は、メートル・キログラム・秒系に取って代わられるまで物理学で標準的に用いられ、1960 年に SI が正式に CGS を置き換えました。一部の CGS 単位は、いまも天文学や電磁気学の一部の分野で使われています。
体積も自然に導かれます。立方センチメートル（cm3 または cc）は、ちょうど 1 ミリリットルに等しくなります。エンジンの排気量は、とくにオートバイで立方センチメートルで表されることが多く、医療用の注射器も同じ目盛りです。
便利な単位である一方、工学の実務にはなじみにくい面があります。設計図がミリメートルを用いるのは、まさに 10 倍しか違わない単位を混在させないためです。両者のあいだで小数点を打ち間違えることは十分に起こりうるうえ、代償の大きい誤りだからです。
地図の縮尺は、この単位を明示的に用います。25000 分の 1 の地図とは、紙の上の 1 センチメートルが地上の 25000 センチメートル、すなわち 250 メートルにあたるという意味で、4 センチメートルで 1 キロメートルになります。登山者やオリエンテーリングの競技者は、この関係を絶えず使います。十進法の便利さがもっともよく表れる例のひとつで、縮尺の換算は小数点を動かすだけで済みます。
よく 知られた 二 つ の 波長 が この 範囲 に落ち、その 名 で呼ばれます。中性 の 水素 は 21 センチメートル で放射します。1944 年 に 予言 され、七 年 後 に検出された 線 です。水素 は 銀河 を満たしているので、この ひとつ の 波長 が 天 の 川 の 渦 の 腕 と、暗い 物質 を はじめ に示した 回転 の 曲線 を描き出しました。家庭 の 電子 の 加熱 器 は 12.2 センチメートル で働きます。水 との 特別 な 共鳴 のためではなく、工業 と 医療 の ために あけてある 帯 から選ばれた 値 です。どちら の 場合 も、波 が 手 ほど の 大きさ なので、センチメートル が 自然 な 単位 です。
1 センチメートルは 10 ミリメートル、0.01 メートルに等しく、0.3937 インチにきわめて近い値です。