なぜ北海道と沖縄では体重が変化するのかをわかりやすく図で解説！

このページではなぜ北海道と沖縄では体重が変化するのかをわかりやすく図で解説します。

まず体重というのは”体の質量”を指す言葉なので、正確には北海道と沖縄では「体重(＝体の質量)[kg]」は変化しませんが、「体の重さ(重量)[N]」は変化します。

(質量の単位は[kg](キログラム)、重さ(重量)の単位は[N](ニュートン))

そして北海道と沖縄で体の重さ(重量)が変化するのは、”北海道と沖縄では重力の大きさがわずかに異なるから”です。

上図のように北海道では沖縄よりも重力が少し大きいために体は重くなり、反対に沖縄では北海道よりも重力が少し小さいために体は軽くなります(どちらも体重(＝体の質量)は変化しない)。

(日本では北海道が最も重力が大きく、沖縄に向かうほど重力は小さくなっていく)

場所によって体にかかる重力の大きさが変化する原理

同じ地球上でも場所によって体にかかる重力の大きさが変化するのは、”地球の自転によって発生する遠心力の大きさが場所によって異なるから”です。

まず重力というのは”引力と地球の自転によって発生した遠心力を合わせた力のこと”で、引力と重力と遠心力の関係を簡単に図で表すと下のようになります。

上図のように地球の自転によって発生する遠心力の大きさが1、引力を10とすると、引力から遠心力を差し引いた値である9が重力の大きさになります。

そして遠心力の大きさは地球上のどの場所でも同じというわけではなく、回転の中心から距離が遠いほど物体にかかる遠心力は大きくなり、反対に回転の中心から距離が近いほど物体にかかる遠心力は小さくなります。

つまり北極・南極(回転の中心)に近い地域ほど(遠心力は小さくなるため)重力は大きくなり、赤道に近い地域ほど(遠心力は大きくなるため)重力は小さくなる、ということです。

上図は適当な数字で引力・重力・遠心力をそれぞれ表したもので、北極(回転の中心)に近い(＝赤道から遠い)ほど重力は大きくなり、北極から遠い(＝赤道に近い)ほど重力は小さくなっていることが分かります。

北海道と沖縄で重力の大きさに違いが生じるのはこの遠心力の大きさの違いによるものです。

上図のように北海道の方が沖縄よりも北極(回転の中心)に近いので(遠心力は小さくなるため)重力は大きくなり、反対に沖縄の方が北海道よりも北極(回転の中心)から遠いので(遠心力は大きくなるため)重力は小さくなる、というわけです。

体重計に乗ると体重(＝体の質量)[kg]が表示されますが、体重というのは本来であれば重力の大きさが異なる場所で測定しても変化しません。

ただ、体重計の地域設定次第では北海道や沖縄のような重力の大きさ(つまり重力加速度)が異なる場所では体重が変化してしまう可能性があります。

(体重計の地域設定というのは、”どの地域でも正確に体重を測定できるようにするための設定”で、原理について詳しくは後述)

なぜ体重計の地域設定次第では北海道と沖縄で体重(=体の質量)が変化してしまうのか、以下の順番で解説していきます。

2.1 体重計は体の重さ[N]を測ってから、あらかじめ設定された重力加速度を割ることで体重(＝体の質量)[kg]を表示している

体重計で体重を測ると、上図のようにまずは体の重さ[N](＝体の質量[kg]×重力加速度[m/s²])が体重計にかかり、測定した体の重さ[N]からあらかじめ設定された重力加速度[m/s²]が割られることで体の質量[kg]が体重計に表示されます。

(簡単にいうと、体重計では原理的に質量のみは測定できないので、「重さ(＝質量×重力加速度)」を測ってから重力加速度を割って質量を求めて表示している、ということ)

2.2 北海道設定の体重計を沖縄で使う、または沖縄設定の体重計を北海道で使うと体重は変化してしまう

北海道と沖縄では重力の大きさに多少の違いがありますが、重力の大きさに違いがあるということは、つまり北海道と沖縄で重力加速度に違いがあるということを意味します。

北海道と沖縄で重力加速度を比較すると、北海道の札幌での重力加速度は9.805[m/s²]で、沖縄の那覇での重力加速度は9.791[m/s²]となります(北海道の方が沖縄よりも重力は大きい)。

なので体重計の地域設定を北海道(札幌)の設定にすると(紫色の枠内の)重力加速度は9.805[m/s²]、沖縄(那覇)の設定にすると(紫色の枠内の)重力加速度は9.791[m/s²]が、体重計で測定した体の重さ[N](＝体の質量[kg]×重力加速度[m/s²])から割られることになります。

「北海道の地域設定(札幌の重力加速度＝9.805[m/s²])で体重60[kg]の人を、北海道の地域設定のまま沖縄で測定する場合」を見ていきましょう。

上図のように体重計を北海道の地域設定のまま沖縄の那覇で用いると、体重60[kg]に那覇の重力加速度である9.791[m/s²]が掛けられ、その後に札幌の重力加速度である9.805[m/s²]が割られます。

これにより実際は北海道と沖縄のどちらも体重60[kg]と変化していないにもかかわらず、体重計の表示だけを見ると沖縄では約59.914[kg]となり、体重が減ったように表示されてしまいます。

では反対に「沖縄の地域設定(那覇の重力加速度＝9.791[m/s²])で体重60[kg]の人を、沖縄の地域設定のまま北海道で測定する場合」を見ていきましょう。

上図のように体重計を沖縄の地域設定のまま北海道の札幌で用いると、体重60[kg]に札幌の重力加速度である9.805[m/s²]が掛けられ、その後に那覇の重力加速度である9.791[m/s²]が割られます。

これにより実際は北海道と沖縄のどちらも体重60[kg]と変化していないにもかかわらず、体重計の表示だけを見ると北海道では約60.086[kg]となり、体重が増えたように表示されてしまいます。

このように本来は体重(＝体の質量)[kg]は重力の大きさによって変化しませんが、北海道(の重力加速度)設定の体重計を沖縄で使う、または沖縄(の重力加速度)設定の体重計を北海道で使うと体重は変化してしまう、というわけです。

以上が「なぜ北海道と沖縄では体重の重さが変化するのか？」でした。

これまで説明したことをまとめますと、

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