地球の円周は何キロメートル（km）？求め方は？1周と直径・半径との関係

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地球の円周について正確に答えられるでしょうか。私たちが暮らしているこの惑星を一周する距離は、古くから人類が探求してきた重要な問いの一つです。

地球の赤道円周は約4万75キロメートルであり、この数値は地球の大きさを実感する最も分かりやすい指標となっています。この記事では、地球の円周を様々な角度から解説し、その求め方、直径や半径との関係、さらには測定の歴史についても詳しく説明していきます。

赤道円周と子午線円周の違い、円周の計算方法、メートルの定義との関係まで、地球の円周に関する包括的な情報をお伝えします。

地球の円周の基本数値

それではまず、地球の円周を正確に理解するための基本的な数値について解説していきます。

赤道円周の正確な値

地球の赤道に沿って一周する距離、つまり赤道円周は40,075.017キロメートルです。約4万キロメートル、より正確には4万75キロメートルと覚えておくと分かりやすいでしょう。

メートル単位では40,075,017メートル、つまり約4000万メートルです。センチメートル単位では約40億750万センチメートルという途方もない長さになります。

この数値は国際測地学協会によって定められた世界測地系（WGS84）に基づく標準値であり、GPS などの測位システムでも使用されています。

この円周を時速100キロメートルの車で走り続けると、約401時間、つまり約16日17時間かかる計算になります。休まず24時間走り続けても、地球一周には半月以上かかるのです。

徒歩で地球一周する場合、平均時速5キロメートルとすると約8015時間、つまり約334日かかります。1日8時間歩くとすると約3年かかる計算でしょう。

子午線円周の値

地球は完全な球体ではなく、わずかに扁平な回転楕円体の形をしています。そのため、赤道方向と極方向では地球の円周が異なるのです。

北極から南極を通って一周する距離、つまり子午線円周は約4万8キロメートルです。より正確には40,007.863キロメートルとされています。

円周の種類	距離	測定方向
赤道円周	40,075.017km	赤道に沿った一周
子午線円周	40,007.863km	極を通る一周
差	約67km	赤道円周の方が長い

赤道円周の方が子午線円周よりも約67キロメートル長くなっています。これは地球が赤道方向に膨らんでいるためです。自転による遠心力の影響で、赤道付近が外側に押し出されているのでしょう。

この差は地球の円周の約0.17パーセントに相当します。比率としては非常に小さいですが、絶対値では東京から箱根までの距離に相当する約67キロメートルもの差があるのです。

平均円周という概念

地球の円周を一つの値で代表させる場合、平均円周が使われることもあります。赤道円周と子午線円周を平均すると、約4万41キロメートルという値が得られます。

ただし、一般的に「地球の円周」と言う場合は、最も大きい赤道円周を指すことが多いです。地球一周という表現も、通常は赤道に沿った一周を意味します。

地球の表面積は約5億1000万平方キロメートルです。これは地球の円周から計算される球の表面積とほぼ一致しますが、実際には地球が完全な球ではないため、わずかな誤差があります。

円周と半径・直径の関係

続いては、地球の円周が半径や直径とどのような関係にあるのかを確認していきます。

円周の計算公式

円の円周は、直径または半径から計算できます。基本的な公式は以下の通りです。

円周 = π × 直径
円周 = 2π × 半径

ここでπ（パイ）は円周率であり、約3.14159という無理数です。より正確には3.141592653589793…と無限に続きます。

地球の赤道半径は約6378キロメートルです。これに2πを掛けると、2 × 3.14159 × 6378 ≒ 40,074キロメートルという値が得られます。これは実際の赤道円周40,075キロメートルとほぼ一致します。

逆に、円周から半径を求めることもできます。円周を2πで割れば半径が、πで割れば直径が求められるのです。

赤道の半径と直径

地球の赤道半径は約6378.137キロメートル、赤道直径は約1万2756.274キロメートルです。これらの値から赤道円周が計算されます。

項目	赤道	極	平均
半径	6,378.137km	6,356.752km	6,371.000km
直径	12,756.274km	12,713.504km	12,742.000km
円周	40,075.017km	40,007.863km	40,041.000km

極半径は約6357キロメートルであり、赤道半径より約21キロメートル短くなっています。この差が地球の扁平を示しています。

平均半径は約6371キロメートルです。これは地球と同じ体積を持つ完全な球の半径であり、地球の大きさを一つの値で表す際によく使われます。

円周、直径、半径の関係は、常に数学的に一貫しています。どれか一つの値が分かれば、他の値も計算で求められるのです。

円周率πの重要性

円周と直径（または半径）を結びつけるのが、円周率πです。πは円の基本的な性質を表す定数であり、どんな円でも円周÷直径=πという関係が成り立ちます。

古代から、人類はこの比率を測定しようと試みてきました。古代エジプトでは約3.16、古代バビロニアでは約3.125、旧約聖書では3という近似値が使われていました。

紀元前3世紀のギリシャの数学者アルキメデスは、正多角形を使った方法でπを3.1408から3.1429の間と推定しました。5世紀の中国の数学者祖沖之は、πを小数点以下7桁まで正確に計算しています。

現代のコンピューターにより、πは何兆桁も計算されていますが、日常的な計算では小数点以下数桁で十分です。地球の円周を計算する場合、π≒3.14159という近似値で十分な精度が得られます。

地球の円周の測定史

次に、人類がどのようにして地球の円周を測定してきたのか、その歴史を見ていきましょう。

エラトステネスの測定

地球の円周を最初に科学的に測定したのは、紀元前3世紀のギリシャの学者エラトステネスです。彼は太陽の高度の違いを利用して、驚くほど正確に地球の円周を計算しました。

エラトステネスは、夏至の日の正午にエジプトのシエネ（現在のアスワン）では太陽が真上にあるのに対し、北方のアレクサンドリアでは太陽がわずかに傾いていることに着目しました。

この角度の差が約7.2度であることを測定し、2つの都市間の距離が約925キロメートルであることから、地球一周は925×(360÷7.2)=925×50=約46,250キロメートルと推定したのです。

この値は実際の地球の円周40,075キロメートルと比べると約15パーセント大きいですが、紀元前の測定としては驚異的な精度でした。誤差の主な原因は、2都市間の距離の測定が不正確だったことにあります。

エラトステネスの方法は、地球が球体であることを前提としています。この時代のギリシャの学者たちは、すでに地球が平らではなく球形であることを理解していたのです。

フランスの子午線測量

18世紀末、フランスの科学者たちはメートル法を確立するために、パリを通る子午線の精密な測量を行いました。1792年から1798年にかけて、ダンケルク（北フランス）からバルセロナ（スペイン）までの子午線弧を測定したのです。

この測量には三角測量という方法が使われました。測量地点間の角度と一つの辺の長さを測定し、三角法を用いて距離を計算していく手法です。

時代	測定方法	精度
紀元前3世紀	太陽高度の測定	約15%誤差
18世紀	三角測量	約0.2%誤差
19世紀	精密測地測量	約0.02%誤差
20世紀以降	人工衛星・GPS	センチメートル精度

この測量結果から、北極から赤道までの子午線の長さが約1万キロメートルと算出され、その1000万分の1が1メートルと定義されたのです。つまり、子午線円周が4000万メートルになるように設計されました。

実際には測量に若干の誤差があったため、後に定義されたメートルと実際の子午線の長さには小さなずれがあります。しかし、メートルという単位の起源は地球の大きさにあるのです。

現代の衛星測定

現代では、人工衛星やGPS技術により、地球の形状は極めて高精度で測定されています。地球観測衛星は地球の表面を数センチメートルの精度で測定でき、地球の円周も正確に把握されているのです。

国際測地学協会は、世界測地系として地球の形状を正確に定義しています。現在使われているWGS84（世界測地系1984）では、赤道半径や扁平率が厳密に定められ、GPSなどの測位システムの基準となっています。

人工衛星からのレーザー測距（SLR）や、VLBI（超長基線電波干渉計）などの技術により、地球の形状は継続的に監視されています。これにより、プレートテクトニクスによる地殻変動まで検出できるようになりました。

メートルの定義と地球の円周

最後に、メートルという単位と地球の円周の深い関係について見ていきます。

メートルの歴史的定義

メートルという単位は、もともと地球の大きさに基づいて定義されました。1791年、フランスの科学者たちは北極から赤道までの子午線の長さの1000万分の1を1メートルと定義したのです。

北極から赤道までは地球一周の4分の1ですから、約1万キロメートルです。これを1000万で割ると1メートルという長さが得られます。つまり、子午線円周は4000万メートルになるように設計されたのです。

実際には測量の誤差があり、定義されたメートルと実際の子午線の長さには約0.2パーセントのずれがありました。しかし、一度定義されたメートルは変更されず、後に国際メートル原器という物理的な基準が作られました。

1960年には、より再現性の高い定義として、クリプトン86原子の発光する光の波長が基準とされました。1983年からは、光が真空中を進む距離を基準とする現在の定義が採用されています。

現在の定義では、光速を正確に299,792,458メートル毎秒と定め、光がその速度で真空中を299,792,458分の1秒間に進む距離が1メートルです。この定義により、メートルは極めて高精度で再現できるようになりました。

地球の円周は4000万メートルか

メートルが子午線の1000万分の1として定義されたなら、子午線円周は正確に4000万メートルになるはずです。しかし実際には、子午線円周は約40,007,863メートルであり、4000万メートルより約7863メートル長くなっています。

この差は、18世紀の測量技術の限界による誤差です。当時の測量は極めて精密でしたが、現代の衛星測定と比べると約0.02パーセントの誤差がありました。

項目	設計値	実測値	差
子午線円周	40,000,000m	40,007,863m	+7,863m
北極～赤道	10,000,000m	10,001,966m	+1,966m
誤差率	–	–	約0.02%

赤道円周は約40,075,017メートルであり、4000万メートルより約75,000メートル長くなっています。これは地球が完全な球ではなく、赤道方向に膨らんでいるためです。

メートルの定義は後に変更されたため、現在では地球の円周とメートルの間に厳密な関係はありません。しかし歴史的には、メートルという単位は地球の大きさから生まれたのです。

4万という数の意味

地球の円周が約4万キロメートルというのは、偶然でしょうか。いいえ、これは偶然ではなく、メートルという単位が地球の大きさに合わせて作られた結果なのです。

もしメートルがもっと短く定義されていれば、地球の円周はもっと大きな数値になっていたでしょう。逆にメートルがもっと長ければ、地球の円周はもっと小さな数値になっていました。

地球の円周が「ちょうど4万キロメートル」というきれいな数字に近いのは、メートル法を作った科学者たちの設計の賜物です。彼らは地球の大きさを基準に、使いやすい単位系を作ろうとしたのです。

この設計のおかげで、私たちは「地球一周は約4万キロメートル」という覚えやすい数値を使えるようになりました。これは科学的にも、教育的にも優れた選択だったと言えるでしょう。

現代では、メートルの定義は地球の大きさから切り離され、光速という普遍的な物理定数に基づいています。しかし、地球の円周が約4万キロメートルという事実は、メートル法の起源を今も伝えているのです。

まとめ

地球の赤道円周は約4万75キロメートル（正確には40,075.017km）であり、子午線円周は約4万8キロメートル（40,007.863km）です。赤道円周の方が約67キロメートル長いのは、地球が自転による遠心力で赤道方向に膨らんでいるためです。

円周は半径や直径と数学的に関係しており、円周=2π×半径という公式で計算できます。地球の赤道半径は約6378キロメートル、赤道直径は約1万2756キロメートルであり、これらの値から円周が求められます。

地球の円周は紀元前3世紀にエラトステネスが初めて測定し、約46,250キロメートルと推定しました。18世紀にはフランスの精密測量により正確な値が求められ、現代では人工衛星により数センチメートルの精度で測定されています。

メートルという単位は、もともと北極から赤道までの子午線の長さの1000万分の1として定義されました。そのため、子午線円周は4000万メートル、つまり4万キロメートルになるように設計されたのです。地球の円周が「約4万キロメートル」という覚えやすい数値なのは、メートル法を作った科学者たちの設計によるものなのです。