Mittari | |
---|---|
m | |
| |
Arvo | pituus |
Järjestelmä | SI |
Tyyppi | pää |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Metri (venäläinen nimitys: m ; kansainvälinen: m ; muusta kreikasta μέτρον "mitta, metri") on pituuden yksikkö kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) , yksi seitsemästä SI:n perusyksiköstä . Se on myös pituusyksikkö ja yksi perusyksiköistä ISS- , MKSA- , MKSK- , MKSG- , MSK- , MKSL- , MSS- , MKGSS- ja MTS -järjestelmissä . Lisäksi kaikissa mainituissa järjestelmissä mittari on vierintäkitkakertoimen yksikkö., säteilyn aallonpituus , keskimääräinen vapaa polku , optisen polun pituus , polttoväli , Comptonin aallonpituus , de Broglien aallonpituus ja muut fyysiset suureet , joilla on pituusmitta [ 1] .
Nykyisen määritelmän mukaan metri on valon tyhjiössä kulkeman reitin pituus 1⁄ 299 792 458 sekunnin aikavälillä [2] [ 3 ] .
Mittarin nykyaikainen määritelmä ajan ja valon nopeuden suhteen hyväksyttiin XVII :n paino- ja mittakonferenssissa (CGPM) vuonna 1983 [2] [3] .
Metri on matkan pituus , jonka valo kulkee tyhjiössä 1⁄299792458 sekunnin aikavälillä .
Tästä määritelmästä seuraa, että SI :ssä valon nopeudeksi tyhjiössä on otettu täsmälleen 299 792 458 m/s . Siten mittarin määritelmä, kuten kaksi vuosisataa sitten, on jälleen sidottu toiseen , mutta tällä kertaa universaalin maailmanvakion avulla .
Muutokset SI-perusyksiköiden määritelmissä vuosina 2018–2019 eivät vaikuttaneet mittariin aineellisesta näkökulmasta, mutta tyylillisistä syistä otettiin käyttöön muodollisesti uusi määritelmä, joka vastaa täysin edellistä [4] :
Metri, symboli m, on pituuden SI-yksikkö; sen arvo asetetaan kiinnittämällä valon nopeuden numeerinen arvo tyhjiössä tarkalleen 299 792 458 , kun se ilmaistaan SI-yksiköllä m s −1 , jossa toinen määritellään siirtymätaajuudella cesiumissa .
Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston (BIPM) julkaiseman SI-esitteen ( fr. Brochure SI , eng. The SI Brochure ) nykyiseen SI-esitteeseen sisältyvän täydellisen virallisen kuvauksen mukaisesti desimaalikerrat ja osamoniyksiköt mittarista muodostetaan standardi SI-etuliitteillä [5] . Venäjän federaation hallituksen hyväksymissä "Venäjän federaatiossa käytettäväksi sallittuja määräyksiköitä koskevissa määräyksissä" säädetään samojen etuliitteiden käytöstä Venäjän federaatiossa [6] .
Useita | Dolnye | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
suuruus | otsikko | nimitys | suuruus | otsikko | nimitys | ||
10 1 m | dekametri | naiset | pato | 10-1 m _ | desimetri | dm | dm |
10 2 m | hektometri | hmm | hm | 10-2 m _ | senttimetri | cm | cm |
10 3 m | kilometri | km | km | 10-3 m _ | millimetri | mm | mm |
10 6 m | megametri | Mm | mm | 10-6 m _ | mikrometri | mikronia | mm |
10 9 m | gigametri | Hmm | gm | 10-9 m _ | nanometri | nm | nm |
10 12 m | terometri | tm | Tm | 10-12 m _ | pikometri | pm | pm |
10 15 m | petametri | pm | pm | 10-15 m _ | femtometri | fm | fm |
10 18 m | koemittari | Em | Em | 10-18 m _ | attometri | olen | olen |
10 21 m | zettametri | Zm | Zm | 10-21 m _ | zeptometri | gp | zm |
10 24 m | iottametri | Niitä | Ym | 10-24 m _ | yoktometri | niitä | ym |
suositellaan käytettäväksi sovellusta ei suositella ei käytetä tai käytetään harvoin käytännössä |
Tekijä | Yksikkö | Esimerkki | Tekijä | Yksikkö | Esimerkki | |
---|---|---|---|---|---|---|
10 3 | kilometri | Moskovan Tverskaja-kadun pituus on 1,6 km | 10-3 _ | millimetri | pienten hyönteisten koko on ~1 mm | |
10 6 | megametri | etäisyys Pariisista Madridiin - 1 mm | 10-6 _ | mikrometri | tyypillinen bakteerien koko on ~1 µm | |
10 9 | gigametri | Auringon halkaisija - 1,4 Gm | 10-9 _ | nanometri | pienimmät virukset - ~ 20 nm | |
10 12 | terometri | Saturnuksen kiertoradan säde on 1,5 Tm | 10-12 _ | pikometri | heliumatomin säde - 32 pm | |
10 15 | petametri | valovuosi - 21.46 | 10-15 _ | femtometri | protonin halkaisija - 1,75 fm | |
10 18 | koemittari | etäisyys Aldebaraniin - 0,6 Em | 10-18 _ | attometri | heikon vuorovaikutuksen ominaissäde on 2am [7] | |
10 21 | zettametri | Linnunradan halkaisija on ~1 Sm | 10-21 _ | zeptometri | — | |
10 24 | iottametri | " Local Supercluster of Galaxies " -säde - ~1 Im | 10-24 _ | yoktometri | — |
Metrinen yksikkö ilmaistuna ei-SI-yksikkönä |
Ei-SI-yksikkö ilmaistuna metrisenä yksikkönä | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 metri | ≈ | 39,37 | tuumaa | 1 tuumaa | ≡ | 0,0254 | metriä |
1 senttimetri | ≈ | 0,3937 | tuumaa | 1 tuuma | ≡ | 2.54 | senttimetriä |
1 mm | ≈ | 0,03937 | tuumaa | 1 tuuma | ≡ | 25.4 | millimetri |
1 metri | ≡ | 1⋅10 10 | angstrom | 1 angström | ≡ | 1⋅10 -10 | metriä |
1 nanometri | ≡ | kymmenen | angstrom | 1 angström | ≡ | 100 | pikometrit |
Euroopassa Kaarle Suuren valtakunnan romahtamisen jälkeen ei ollut yhteisiä vakiopituusmittauksia: ne voitiin standardoida yhden lainkäyttöalueen sisällä (joka oli usein yhden kauppakaupungin kokoinen), mutta yhtenäisiä mittoja ei ollut, ja jokainen alue voisi olla omansa. Syynä tähän oli jossain määrin se, että verotuksessa käytettiin pituusmittauksia (esim. veroa voitiin mitata tietyssä kankaan pituudessa), ja koska jokainen paikallinen hallitsija määräsi omat veronsa, lait asettivat omat veronsa. vastaavan alueen mittayksiköt [8] .
Tieteen kehittyessä 1600-luvulla alettiin kuulla pyyntöjä ottaa käyttöön "universaalimittaus" ( englanninkielinen universaali mitta , kuten englantilainen filosofi ja kielitieteilijä John Wilkins kutsui sitä esseessään 1668 [9] ) tai " Katolinen mittari” ( italialainen metro cattolico ) Italialainen tiedemies ja keksijä Tito Livio Burattini teoksestaan Misura Universale vuodelta 1675 [Comm. 1] [10] ), mitta, joka perustuisi johonkin luonnonilmiöön, ei vallanpitäjän päätökseen, ja joka olisi desimaaliluku, joka korvaisi monet erilaiset lukujärjestelmät, esimerkiksi yhteinen duodesimaali , joka oli olemassa samanaikaisesti tuolloin.
Wilkinsin idea oli valita yksikköpituudeksi heilurin pituus, jonka värähtelyn puolijakso on 1 s . Christian Huygens oli vähän aikaisemmin esitellyt samanlaisia heilurit , joiden pituus oli hyvin lähellä nykyisen metrin pituutta (samoin kuin muitakin tuolloin käytettyjä pituusyksiköitä, kuten piha ). Tito Livio Burattini ehdotti tällä tavalla mitattua "katolista metriä", joka erosi nykyaikaisesta puoli senttimetriä. Pian kuitenkin havaittiin, että tällä tavalla mitattu pituus vaihteli mittauspaikan mukaan. Ranskalainen tähtitieteilijä Jean Richet havaitsi Etelä-Amerikan tutkimusmatkan aikana (1671-1673) toisen heilurin värähtelyjakson pidentymisen verrattuna Pariisissa havaittuun. Pariisissa säädettyä heiluria lyhennettiin havaintojen aikana 1,25 ranskan viivalla (~ 2,81 mm), jotta vältytään 2 minuutin viiveeltä vuorokaudessa. Tämä oli ensimmäinen suora todiste painovoiman vähenemisestä lähestyessämme päiväntasaajaa, ja se antoi 0,3 %:n pituisen eron Cayennen (Ranskan Guayanassa) ja Pariisin välillä [11] .
Ranskan vuoden 1789 vallankumoukseen asti "universaalin toimenpiteen" luomisessa ei edistytty. Ranska oli huolissaan pituusyksiköiden leviämisestä, ja useat poliittiset voimat tukivat tämän alueen uudistamistarvetta. Talleyrand herätti henkiin idean sekuntiheilurista ja ehdotti sitä perustuslakikokoukselle vuonna 1790 selventämällä, että pituusstandardi mitataan 45 ° N:n leveysasteella (noin Bordeaux'n ja Grenoblen välillä ). Siten mittari sai seuraavan määritelmän: metri on heilurin pituus, jonka värähtelyn puolijakso leveysasteella 45 ° on yhtä suuri kuin 1 s (SI-yksiköissä tämä pituus on g / π 2 · ( 1 s) 2 ≈ 0,994 m).
Aluksi tämä määritelmä otettiin perustaksi ( 8. toukokuuta 1790 , Ranskan kansalliskokous ). Mutta huolimatta yleiskokouksen sekä Ison-Britannian ja vastaperustetun Yhdysvaltojen tuesta Talleyrandin ehdotusta ei koskaan toteutettu [12] [Comm. 2] .
Yksikköuudistusta koskeva kysymys siirrettiin Ranskan tiedeakatemialle , joka perusti erityisen toimikunnan, jota johti insinööri ja matemaatikko Jean-Charles de Borda . Borda oli kiihkeä desimaalijärjestelmään siirtymisen kannattaja: hän paransi toistuvan teodoliitin haaraa , mikä mahdollisti huomattavasti maan kulmien mittaustarkkuuden, ja vaati instrumentin kalibroimista asteikolla ( 1 ⁄ 100 ympyrän neljännestä), eikä asteina, jotta rakeet jaettaisiin 100 minuutilla ja minuutti 100 sekunnilla [13] . Bordalle toinen heilurimenetelmä oli epätyydyttävä ratkaisu, koska se perustui tuolloin olemassa olevaan toiseen - ei-desimaaliyksikköön, joka ei sovellu toteutettavaksi ehdotettuun desimaaliaikajärjestelmään - järjestelmään, jossa on 10 tuntia yhdessä päivässä, 100 minuuttia tunnissa ja 100 minuuttia minuutissa 100 sekunnissa.
Toisen heilurimenetelmän sijasta komissio, jonka jäseniä olivat Joseph Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge ja Condorcet , päätti, että uuden mittayksikön tulee olla yhtä suuri kuin yksi kymmenen miljoonasosa etäisyydestä pohjoisnavalta. päiväntasaaja (neljännes maan kehästä), mitattuna Pariisin läpi kulkevaa pituuspiiriä pitkin [12] . Sen edun lisäksi, että tämä ratkaisu tarjosi helpon pääsyn ranskalaisille katsastajille, sillä oli niin tärkeä etu, että osa Dunkerquesta Barcelonaan (noin 1000 km, eli kymmenesosa kokonaisetäisyydestä) voitiin laskea aloituksesta. ja päätepisteet sijaitsevat merenpinnan tasolla , ja juuri tämä osa oli keskellä neljäsosaa ympyrää, missä Maan muodon vaikutus , joka ei ole säännöllinen pallo, vaan litistynyt, olisi suurin [12 ] .
30. maaliskuuta 1791 ehdotus mittarin määrittämiseksi pituuspiirin pituuden mukaan hyväksyttiin seuraavasti: yksi 40 miljoonasosa Pariisin pituuspiiristä (eli yksi kymmenen miljoonasosa etäisyydestä pohjoisnavasta päiväntasaajalle pitkin maan ellipsoidin pintaa Pariisin pituusasteella ). Nykyaikaisissa yksiköissä tämä on metriä. Ajatus pituusyksikön sitomisesta Maan pituuspiiriin ei ollut uusi: merimaili ja liigat määriteltiin aiemmin samalla tavalla .
Äskettäin määritelty yksikkö sai nimen "todellinen ja lopullinen mittari" ( fr. meter vrai et définitif ) [1] .
Kansallinen konventti hyväksyi 7. huhtikuuta 1795 lain metrijärjestelmän käyttöönotosta Ranskassa ja määräsi komission jäsenille, joihin kuuluivat C. O. Coulomb , J. L. Lagrange ja P.-S. Laplace ja muut tutkijat suorittamaan työtä pituus- ja massayksiköiden kokeellisessa määrittämisessä . Vuosina 1792-1797 ranskalaiset tiedemiehet Delambre (1749-1822) ja Mechain (1744-1804) mittasivat vallankumouksellisen konventin päätöksellä Pariisin pituuspiirin kaaren 9 ° 40 'pituuden Dunkerquesta Barcelonaan kuudessa vuodessa . 115 kolmion ketju koko Ranskan ja osan Espanjasta läpi. Myöhemmin kuitenkin kävi ilmi, että Maan napapuristuksen virheellisen huomioimisen vuoksi standardi osoittautui 0,2 mm lyhyemmäksi; eli meridiaanin pituus on vain noin 40 000 km.
Ensimmäinen mittaristandardin prototyyppi valmistettiin messingistä vuonna 1795. .
Massayksikkö ( kilogramma , jonka määritelmä perustui 1 dm 3 vesimassaan ) sidottiin myös mittarin määritelmään .
Vuonna 1799 platinasta valmistettiin standardimittari , jonka pituus vastasi yhtä neljäkymmentämiljoonasosaa Pariisin pituuspiiristä [14] .
Napoleonin hallituskaudella metrijärjestelmä levisi moniin Euroopan maihin. Sen käytön hyöty oli niin ilmeinen, että jopa Napoleonin vallasta poistamisen jälkeen metristen yksiköiden käyttöönotto jatkui [15] :
1800-luvun loppuun mennessä suurista maista vain Isossa-Britanniassa (ja sen siirtomaissa) Yhdysvallat, Venäjä, Kiina ja Ottomaanien valtakunta säilyivät perinteisinä pituusmittaina.
Metrijärjestelmä perustui metriin pituusyksikkönä ja kilogrammaan massayksikkönä , joka otettiin käyttöön 17 valtion (Venäjä, Ranska, Iso-Britannia, USA) kansainvälisessä diplomaattikonferenssissa hyväksytyllä " metrisopimuksella ". , Saksa, Italia jne.) 20. toukokuuta 1875 [16] .
Vuonna 1889 mittarista tehtiin tarkempi kansainvälinen standardi. Tämä standardi on valmistettu 90 % platinasta ja 10 % iridiumista [17] ja sen poikkileikkaus on X:n muotoinen. Sen kopiot talletettiin maihin, joissa mittari tunnustettiin vakiopituusyksiköksi.
Kopiot mittarin standardistaNro 27 - USA [18]
Nro 28 - Neuvostoliitto [18] (Venäjä)
Vuonna 1960 päätettiin luopua ihmisen tekemän esineen käytöstä standardimittarina, ja siitä lähtien vuoteen 1983 asti mittariksi määriteltiin luku 1 650 763,73 kerrottuna spektrin oranssin viivan aallonpituudella (6 056 Å ) . säteilee kryptonin isotooppi 86 Kr tyhjiössä . _ Uuden määritelmän hyväksymisen jälkeen mittarin platina-iridium-prototyyppiä säilytetään edelleen Kansainvälisessä paino- ja mittatoimistossa vuonna 1889 määritellyissä olosuhteissa. Nyt sen tila on kuitenkin muuttunut: prototyypin pituuden ei enää katsota täsmälleen 1 m:ksi ja sen todellinen arvo on määritettävä kokeellisesti. Alkuperäiseen tarkoitukseen prototyyppiä ei enää käytetä.
1970-luvun puoliväliin mennessä valonnopeuden määrittämisessä oli edistytty merkittävästi . Jos vuonna 1926 tuolloin A. Michelsonin suorittamien tarkimpien mittausten virhe oli 4000 m/s [19] , niin vuonna 1972 ilmoitettiin virheen laskeneen 1,1 m/s [20] . Eri laboratorioissa saatujen tulosten toistuvan todentamisen jälkeen vuonna 1975 pidetyssä XV :ssä paino- ja mittakonferenssissa suositeltiin, että valon nopeuden arvona tyhjiössä käytetään arvoa, joka on 299 792 458 m/s suhteellisella virheellä 4 10 -9 , mikä vastaa absoluuttista virhettä 1,2 m/s [21] . Myöhemmin, vuonna 1983, XVII yleiskokous painoi ja mittoja käsittelevässä konferenssissa loi perustan mittarin uudelle määritelmälle [2] .
Säätiö | päivämäärä | Absoluuttinen virhe | Suhteellinen virhe |
---|---|---|---|
1 ⁄ 10 000 000 osa neljännestä Pariisin pituuspiiristä, määritettynä DelambrenjaMéchaininsuorittamien mittausten tuloksista | 1795 | 0,5-0,1 mm | 10-4 _ |
Ensimmäinen Meter des Archives -standardi platinana | 1799 | 0,05-0,01 mm | 10-5 _ |
Platina-iridium -profiili jään sulamislämpötilassa (1. CGPM ) | 1889 | 0,2–0,1 µm | 10-7 _ |
Platina-iridium -profiili jään sulamislämpötilassa ja ilmanpaineessa, tuettu kahdella telalla (VII CGPM) | 1927 | tuntematon | tuntematon |
1 650 763,73 aallonpituutta oranssista viivasta (6056 Å ) krypton - isotoopin 86 Kr tyhjiössä lähettämästä spektristä (XI CGPM) | 1960 | 4 nm | 4 10 −9 [2] |
Valon tyhjiössä kulkeman reitin pituus (1/299 792 458) sekunneissa (XVII CGPM) | 1983 | 0,1 nm | 10-10 _ |
Juoksumetri on mittayksikkö pitkien esineiden (ns. listat , materiaalit jne.) lukumäärälle, joka vastaa 1 metrin pituista kappaletta tai osaa. Juoksumittari ei eroa tavallisesta mittarista, se on yksikkö, joka mittaa materiaalin pituuden sen leveydestä riippumatta. Juoksumittarilla voidaan mitata esimerkiksi kaapelikanavia, lautoja, metallilevyjä, putkia, jalkalistaa, ikkunatiivisteitä, kankaita. Vaikka kankaille olisi oikeampaa mitata niiden pinta-ala, mutta jos kankaan leveyden oletetaan olevan tiedossa ja vakiona, käytetään "lineaarisen metrin" käsitettä (yleensä kankaan leveys on 1,4 m , ja siten kankaan lineaarinen metri on 1,0 × 1,4 m:n pala). Tarkkaan ottaen jokapäiväisessä elämässä juoksumittarin käsitettä käytetään useammin, tietoa esineiden leveydestä tai korkeudesta oletetaan tiedossa tai merkityksettömänä. Lineaarimittarin nimi erotetaan erikoiskirjallisuudessa tai luoda erilainen ilmeikäs puheen väritys.
Metrologinen kirjallisuus ei suosittele termin "lineaarimittari" käyttöä. Yleissääntönä on, että tarvittaessa selittävät sanat tulee sisällyttää fyysisen suuren nimeen, ei mittayksikön nimeen. Siksi sinun tulee kirjoittaa esimerkiksi "lineaarinen pituus on 10 m" eikä "pituus on 10 lineaarimetriä". m" [23] .
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
SI-yksiköt | |
---|---|
Perusyksiköt | |
Johdetut yksiköt erityisillä nimillä | |
Hyväksytty käytettäväksi SI :n kanssa | |
Katso myös |