Måler

Meter (russisk betegnelse: m ; international: m ; fra andet græsk μέτρον "mål, meter") er en længdeenhed i det internationale enhedssystem (SI) , en af ​​de syv grundlæggende SI-enheder . Det er også en længdeenhed og er en af ​​de grundlæggende enheder i ISS- , MKSA- , MKSK- , MKSG- , MSK- , MKSL- , MSS- , MKGSS- og MTS -systemerne . Derudover er måleren i alle de nævnte systemer en enhed af rullefriktionskoefficient , strålingsbølgelængde , middelfri vej , optisk vejlængde , brændvidde , Compton-bølgelængde , de Broglie-bølgelængde og andre fysiske størrelser , der har længdedimensionen [ 1] .

Ifølge den nuværende definition er måleren længden af ​​den vej, som lyset tilbagelægger i vakuum i et tidsinterval på 1 ⁄ 299 792 458 sekunder [2] [3] .

Definition af måleren

Den moderne definition af måleren i form af tid og lyshastighed blev vedtaget af XVII General Conference on Weights and Measures (CGPM) i 1983 [2] [3] .

En meter er længden af ​​den vej, som lyset tilbagelægger i et vakuum i et tidsinterval på 1⁄299792458 sekunder .

Af denne definition følger det, at i SI tages lysets hastighed i vakuum til at være nøjagtigt 299.792.458 m/s . Således er definitionen af ​​måleren, ligesom for to århundreder siden, igen bundet til den anden , men denne gang ved hjælp af den universelle verdenskonstant .

Ændringer i definitionerne af de grundlæggende SI-enheder i 2018-2019 påvirkede ikke måleren ud fra et indholdsmæssigt synspunkt, men af ​​stilmæssige årsager blev der vedtaget en formelt ny definition, som er fuldstændig ækvivalent med den tidligere [4] :

Meteren, symbolet m, er SI længdeenheden; dens værdi indstilles ved at fastsætte den numeriske værdi af lyshastigheden i vakuum til nøjagtigt 299 792 458 , når den udtrykkes i SI-enheden ms− 1 , hvor den anden er defineret som overgangsfrekvensen i cæsium .

Multipler og submultipler

I overensstemmelse med den fulde officielle beskrivelse af SI indeholdt i den aktuelle version af SI-brochuren ( fr.  Brochure SI , eng.  The SI Brochure ), udgivet af International Bureau of Weights and Measures (BIPM) , decimalmultipler og submultiple enheder af måleren er dannet ved hjælp af standard SI-præfikser [5] . "Forordninger om mængdeenheder, der er tilladt til brug i Den Russiske Føderation", vedtaget af Den Russiske Føderations regering , giver mulighed for brug af de samme præfikser i Den Russiske Føderation [6] .

Forholdet til andre længdeenheder

Historie

I Europa, siden Karl den Stores sammenbrud , var der ingen fælles standardmål for længde: de kunne standardiseres inden for én jurisdiktion (som ofte havde størrelsen af ​​en handelsby), men der var ingen ensartede mål, og hver region kunne have sin egen. Årsagen til dette var til en vis grad, at længdemål blev brugt i beskatningen (skat kunne f.eks. måles i en vis længde af lærredet), og da hver lokal hersker pålagde sine egne skatter, etablerede lovene deres egne. måleenheder for det tilsvarende areal [8] .

Med udviklingen af ​​videnskaben i det 17. århundrede begyndte man at høre opfordringer til indførelsen af ​​en "universal measure" ( engelsk  universal measure , som den engelske filosof og lingvist John Wilkins kaldte det i sit essay fra 1668 [9] ) eller " Catholic meter” ( italiensk  metro cattolico ) Italiensk videnskabsmand og opfinder Tito Livio Burattini fra sit værk Misura Universale fra 1675 [Komm. 1] [10] ), en foranstaltning, der ville være baseret på et eller andet naturfænomen, og ikke på en magthavers beslutning, og som ville være decimal, hvilket ville erstatte de mange forskellige talsystemer, for eksempel almindelig duodecimal , som eksisterede samtidig på det tidspunkt.

Meteren er længden af ​​pendulet

Wilkins' idé var at vælge, for enhedslængde, længden af ​​et pendul med en halv svingningsperiode svarende til 1 s . Lignende penduler var blevet demonstreret kort forinden af ​​Christian Huygens , og deres længde var meget tæt på længden af ​​den moderne meter (såvel som andre længdeenheder brugt på det tidspunkt, såsom værftet ). Tito Livio Burattini foreslog den "katolske måler" målt på denne måde, som adskilte sig fra den moderne med en halv centimeter. Det blev dog hurtigt opdaget, at længden målt på denne måde var forskellig afhængig af placeringen af ​​målingerne. Den franske astronom Jean Richet opdagede under en ekspedition til Sydamerika (1671-1673) en stigning i oscillationsperioden for det andet pendul sammenlignet med det, der blev observeret i Paris. Pendulet, justeret i Paris, blev forkortet med 1,25 franske linjer (~ 2,81 mm) under observationsprocessen for at undgå en tidsforsinkelse på 2 minutter pr. dag. Dette var det første direkte bevis på et fald i tyngdekraften , da vi nærmede os ækvator, og det gav en forskel på 0,3 % i længden mellem Cayenne (i Fransk Guyana) og Paris [11] .

Indtil den franske revolution i 1789 var der ingen fremskridt med at etablere en "universel foranstaltning". Frankrig var bekymret over spredningen af ​​længdeenheder, behovet for reformer på dette område blev støttet af en række politiske kræfter. Talleyrand genoplivede ideen om et sekunders pendul og foreslog det til den konstituerende forsamling i 1790, med den præcisering, at længdestandarden ville blive målt på en breddegrad på 45 ° N (ca. mellem Bordeaux og Grenoble ). Måleren modtog således følgende definition: en meter er længden af ​​et pendul med en halv svingningsperiode på en breddegrad på 45 ° lig med 1 s (i SI-enheder er denne længde lig med g / π 2  · ( 1 s) 2 ≈ 0,994 m).

I første omgang blev denne definition taget som grundlag ( 8. maj 1790 , fransk nationalforsamling ). Men trods støtte fra forsamlingen, samt støtte fra Storbritannien og det nydannede USA, blev Talleyrands forslag aldrig gennemført [12] [Komm. 2] .

Måleren er en del af Paris-meridianen

Spørgsmålet om enhedsreform blev henvist til det franske videnskabsakademi , som nedsatte en særlig kommission ledet af ingeniøren og matematikeren Jean-Charles de Borda . Borda var en ivrig tilhænger af overgangen til decimalsystemet: han forbedrede lemmet af den gentagne teodolit , hvilket gjorde det muligt i høj grad at forbedre nøjagtigheden af ​​måling af vinkler på jorden, og insisterede på, at instrumentet blev kalibreret i grader ( 1 ⁄ 100 kvarte af en cirkel), og ikke i grader, således at haglen bliver divideret med 100 minutter og et minut med 100 sekunder [13] . For Borda var den anden pendulmetode en utilfredsstillende løsning, da den var baseret på den anden, der eksisterede på det tidspunkt - en ikke-decimal enhed, der ikke var egnet til det decimaltidssystem , der blev foreslået til implementering  - et system, hvor der er 10 timer på én dag, 100 minutter på en time og 100 minutter på et minut og 100 sekunder.

I stedet for den anden pendulmetode besluttede kommissionen - hvis medlemmer omfattede Joseph Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge og Condorcet  - at den nye måleenhed skulle være lig med en ti-milliontedel af afstanden fra Nordpolen til ækvator (en fjerdedel af jordens omkreds), målt langs meridianen , der går gennem Paris [12] . Ud over den fordel, at denne løsning gav let adgang til franske landmålere, var der en så vigtig fordel, at en del af afstanden fra Dunkerque til Barcelona (ca. 1000 km, det vil sige en tiendedel af den samlede afstand) kunne lægges fra start og endepunkter placeret på havoverfladen , og netop denne del var midt i en kvart cirkel, hvor indflydelsen af ​​Jordens form , som ikke er en regulær kugle, men fladtrykt, ville være størst [12 ] .

Den 30. marts 1791 blev forslaget om at definere måleren i forhold til længden af ​​meridianen vedtaget som følger: en fyrremilliontedel af Parismeridianen (det vil sige en timilliontedel af afstanden fra nordpolen til ækvator langs overfladen af ​​jordens ellipsoide på længdegraden af ​​Paris). I moderne enheder er dette meter. Ideen om at binde længdeenheden til Jordens meridian var ikke ny: sømilen og ligaerne blev tidligere defineret på samme måde .

Den nyligt definerede enhed fik navnet "sand og endelig meter" ( fr.  meter vrai et définitif ) [1] .

Den 7. april 1795 vedtog den nationale konvent en lov, der introducerede det metriske system i Frankrig og instruerede kommissærerne, som omfattede C. O. Coulomb , J. L. Lagrange , P.-S. Laplace og andre videnskabsmænd, til at udføre arbejde med den eksperimentelle bestemmelse af længde- og masseenheder . I 1792-1797 målte de franske videnskabsmænd Delambre (1749-1822) og Mechain (1744-1804) ved beslutning fra den revolutionære konvention buen af ​​den parisiske meridian 9 ° 40' lang fra Dunkerque til Barcelona på 6 år , og lagde en kæde af 115 trekanter gennem hele Frankrig og en del af Spanien. Efterfølgende viste det sig dog, at standarden på grund af ukorrekt hensyntagen til Jordens polkompression viste sig at være 0,2 mm kortere; således er længden af ​​meridianen kun cirka 40.000 km.

Den første prototype af målerstandarden blev lavet af messing i 1795. .

Masseenheden ( kilogram , hvis definition var baseret på massen af ​​1 dm 3 vand ) var også knyttet til definitionen af ​​måleren .

I 1799 blev der lavet en standardmåler af platin , hvis længde svarede til en 40-milliontedel af Paris-meridianen [14] .

Under Napoleons regeringstid spredte det metriske system sig til mange lande i Europa. Fordelen ved dets brug var så åbenlys, at selv efter at Napoleon blev fjernet fra magten, fortsatte vedtagelsen af ​​metriske enheder [15] :

• 1816 - Belgien og Holland;
• 1832 - Portugal;
• 1849 - Spanien og Grækenland;
• 1870 - Tyskland;
• 1873 - Østrig;
• 1875 - Schweiz.

I slutningen af ​​det 19. århundrede forblev af de store lande, kun i Storbritannien (og dets kolonier), USA, Rusland, Kina og Det Osmanniske Rige traditionelle længdemål.

Det metriske system var baseret på måleren som en længdeenhed og kilogram som en masseenhed , som blev indført af den " metriske konvention ", vedtaget på den internationale diplomatiske konference af 17 stater (Rusland, Frankrig, Storbritannien, USA) , Tyskland, Italien osv.) den 20. maj 1875 [16] .

I 1889 blev der lavet en mere nøjagtig international standard for måleren. Denne standard er lavet af en legering af 90 % platin og 10 % iridium [17] og har et X-formet tværsnit. Kopier af den blev deponeret i lande, hvor måleren blev anerkendt som standard længdeenhed.

Kopier af målerstandarden

nr. 27 - USA [18]

Nr. 28 - USSR [18] (Rusland)

Videreudvikling

I 1960 blev det besluttet at opgive brugen af ​​et menneskeskabt objekt som standardmåler, og fra det tidspunkt til 1983 blev måleren defineret som tallet 1.650.763,73 ganget med bølgelængden af ​​den orange linje (6.056 Å ) af spektret udsendes af isotopen af ​​krypton 86 Kr i vakuum . Efter vedtagelsen af ​​den nye definition bliver platin-iridium-prototypen af ​​måleren fortsat opbevaret hos International Bureau of Weights and Measures under de betingelser, der blev defineret i 1889. Men nu er dens status ændret: længden af ​​prototypen anses ikke længere for at være nøjagtigt lig med 1 m, og dens faktiske værdi skal bestemmes eksperimentelt. Til dets oprindelige formål bruges prototypen ikke længere.

I midten af ​​1970'erne var der sket betydelige fremskridt med at bestemme lysets hastighed . Hvis i 1926 fejlen for de mest nøjagtige målinger på det tidspunkt, udført af A. Michelson , var 4000 m/s [19] , så blev det i 1972 rapporteret, at fejlen blev reduceret ned til 1,1 m/s [20] . Efter gentagen verifikation af resultatet opnået i forskellige laboratorier anbefalede XV General Conference on Weights and Measures i 1975 at bruge som værdien af ​​lysets hastighed i vakuum en værdi lig med 299.792.458 m/s med en relativ fejl på 4 10 −9 , hvilket svarer til en absolut fejl på 1,2 m/s [21] . Efterfølgende, i 1983, var det denne værdi, som XVII General Conference on Weights and Measures lagde grundlaget for en ny definition af måleren [2] .

Meterdefinitioner siden 1795 [22]

Fonden	datoen	Absolut fejl	Relativ fejl
1 ⁄ 10.000.000 del af en fjerdedel af Paris-meridianen, bestemt ud fra resultaterne af målinger udført afDelambreogMéchain	1795	0,5-0,1 mm	10-4 _
Den første Meter des Archives standard i platin	1799	0,05-0,01 mm	10-5 _
Platin-iridium-profil ved isens smeltetemperatur (1. CGPM )	1889	0,2-0,1 µm	10-7 _
Platin-iridium-profil ved issmeltetemperatur og atmosfærisk tryk, understøttet af to ruller (VII CGPM)	1927	ukendt	ukendt
1 650 763,73 bølgelængder af den orange linje (6056 Å ) af spektret udsendt af krypton - isotopen 86 Kr i vakuum (XI CGPM)	1960	4 nm	4 10 −9 [2]
Længde af sti tilbagelagt af lys i vakuum i (1/299 792 458) sekunder (XVII CGPM)	1983	0,1 nm	10-10 _

Lineær meter

Хотя для тканей правильнее было бы измерять их площадь, но если ширина ткани подразумевается известной и постоянной — используется понятие «погонный метр» (как правило, ширина ткани составляет 1,4 м, и, таким образом, погонный метр ткани является куском 1,0 x 1,4 m).

Metrologisk litteratur anbefaler ikke at bruge udtrykket "lineær måler". Den generelle regel er, at forklaringsord om nødvendigt skal indgå i navnet på den fysiske værdi og ikke i navnet på måleenheden. Derfor skal du for eksempel skrive "lineær længde er 10 m", og ikke "længde er 10 lineære meter. m" [23] .

Noter

Kommentarer

1. ↑ Metro cattolico (lit. katolsk [betyder "universelt") mål"), lånt fra græsk μέτρον καθολικόν ( métron katholikón ).
2. ↑ Ideen om et sekunders pendul til indstilling af en standardlængde døde dog ikke helt, og en sådan standard blev brugt til at bestemme længden af ​​en gård i Storbritannien i perioden 1843-1878.

Kilder

1. ↑ 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Enheder af mængder. Ordbogsreference. - M . : Forlag af standarder, 1990. - S. 77-82. - 240 sek. — ISBN 5-7050-0118-5 .
2. ↑ 1 2 3 4 Definition af måleren Arkiveret 26. juni 2013 ved Wayback Machine  Resolution 1 af XVII General Conference on Weights and Measures (1983 )
3. ↑ 1 2 Forordning om enheder af værdier tilladt til brug i Den Russiske Føderation. Grundlæggende enheder i International System of Units (SI) (utilgængeligt link) . Federal Information Foundation for sikring af ensartethed af målinger . Rosstandart . Hentet 28. februar 2018. Arkiveret fra originalen 18. september 2017. (ubestemt) 
4. BIPM . (ubestemt) 
5. ↑ Si Brochure Arkiveksemplar af 26. april 2006 på Wayback Machine , officiel beskrivelse af SI på webstedet for International Bureau of Measures and Libra
6. ↑ Forordning om enheder af værdier tilladt til brug i Den Russiske Føderation. Decimalmultiplikatorer, præfikser og betegnelser for præfikser ... (utilgængeligt link) . Federal Information Foundation for sikring af ensartethed af målinger . Rosstandart . Hentet 28. februar 2018. Arkiveret fra originalen 18. september 2017. (ubestemt) 
7. ↑ Okun L. B. Svag interaktion // Physical Encyclopedia  : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 552-556. - 704 s. - 40.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-087-8 .
8. ↑ Nelson, Robert A. (1981), Fundamenter af det internationale system af enheder (SI) , Phys. Lærer : 596–613 , < http://plato.if.usp.br/1-2009/fmt0159n/PDFFiles/ThePhysTeacher_FoundationsOfTheSI.pdf > Arkiveret 6. juli 2011 på Wayback Machine . 
9. ↑ Wilkins, John (1668), An Essay Towards a Real Character, And a Philosophical Language , London: Gillibrand , < http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf > Архивная копия от 20 марback Machine . 
10. ↑ Misura Universale , 1675  .
11. ↑ Poynting, John Henry. A Textbook of Physics: Properties of Matter  : [ eng. ]  / John Henry Poynting, Joseph John Thompson. - 4. - London : Charles Griffin, 1907. - S. 20. Arkiveret 21. september 2013 på Wayback Machine
12. ↑ 1 2 3 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle  (fr.) , Paris: Pierre Larousse, 1866-1877, s. 163-164.
13. ↑ JJ O'Connor, E. F. Robertson. Jean Charles de  Borda . Mactutor . School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Skotland (april 2003). Hentet 13. august 2010. Arkiveret fra originalen 8. juni 2011.
14. ↑ Kort historie om SI  . International Bureau of Weights and Measures . Hentet 12. juli 2010. Arkiveret fra originalen 21. august 2011.
15. ↑ Guevara I., Carles P. Måling af verden. Kalendere, længdemål og matematik. - M . : de Agostini, 2014. - S. 125-126. — 160 sek. - (Matematikkens verden: i 45 bind, bind 38). — ISBN 978-5-9774-0733-5 .
16. ↑ Metrisk system af foranstaltninger (utilgængeligt link) . Målingernes historie . Hentet 12. juli 2010. Arkiveret fra originalen 27. oktober 2011. (ubestemt) 
17. ↑ PLATINA - artikel fra encyklopædien "Circumnavigation" .
18. ↑ 1 2 Elliott, L., Wilcox, W. Physics / overs. fra engelsk. udg. A.I. Kitaygorodsky . -3., fast. - M. : Nauka, 1975. - S. 31. - 736 s. - 200.000 eksemplarer. (Russisk)
19. ↑ Landsberg G.S. Optik . - M . : Fizmatlit, 2003. - S.  387 . -ISBN 5-9221-0314-8 .
20. ↑ Evenson KM, Wells JS, Petersen FR, Danielson BL, Day GW Speed ​​of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser   // Phys . Rev. Lett .. - 1972. - Vol. 29, nr. 19 . - S. 1346-1349. - DOI : 10.1103/Physrevlett.29.1346 .
21. ↑ Anbefalet værdi for lysets hastighed Arkiveret 7. oktober 2008 på Wayback Machine  (Eng.) Resolution 2 fra XV General Conference on Weights and Measures (1975)
22. ↑ Encydopaedia af videnskabelige enheder, vægte og mål: deres SI-ækvivalenser og oprindelse . - Springer, 2004. - S. 5. - ISBN 1-85233-682-X .
23. ↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Enheder af mængder. Ordbogsreference. - M . : Forlag af standarder, 1990. - S. 78. - 240 s. -ISBN 5-7050-0118-5 .

Litteratur

• Cardarelli, Francois (2003). Encydopaedia of videnskabelige enheder, vægte og mål: deres SI-ækvivalenser og oprindelse , Springer-Verlag London Limited, ISBN 1-85233-682-X , side 5, tabel 2.1, data fra Giacomo, P., Du platine a la lumière , Tyr. Bur. Nat. Metrology 102 (1995) 5-14.
• Humerfelt, Sigurd. (26. oktober 2010).
• Layer, HP (2008). Længde – Udvikling fra målestandard til en fundamental konstant . Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. Hentet 18. august 2008.
• Mohr, P., Taylor, BN og David B. Newell, D. (13. november 2012). CODATA anbefalede værdier af de grundlæggende fysiske konstanter: 2010 . Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology.
• National Institute of Standards and Technology. (december 2003). NIST-referencen om konstanter, enheder og usikkerhed: International System of Units (SI) (websted):
• National Institute of Standards and Technology. (27. juni 2011). NIST-F1 Cæsiumfontæne atomur . forfatter.
• Nationalt Fysisk Laboratorium. (25. marts 2010). Jod stabiliserede lasere . forfatter.
• Naughtin, Pat. (2008). Stave meter eller meter. forfatter.
• (2008a). United States version af den engelske tekst af den ottende udgave (2006) af International Bureau of Weights and Measures Publikation Le Système International D 'Unités (Si) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI) (SI ) Hentet 18. august 2008.
• Taylor, Bn og Thompson, A. (2008b). Vejledning til brug af det internationale system af enheder (særpublikation 811). Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. Hentet 23. august 2008.
• Tibo Qorl. (2005) Meterens historie (Oversat af Sibille Rouzaud). Hentet 18. august 2008.
• Zagar, BG (1999). Laser interferometer forskydningssensorer i JG Webster (red.). Håndbogen til måling, instrumentering og sensorer. C.R.C. Tryk. isbn=0-8493-8347-1.
• Belobrov V.A. (2019). Målerhistorik (kort version) , målerhistorik (fuld version)

Links

• Hvordan WGS 84 definerer Jorden . Hentet 29. april 2011.

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk stor kinesisk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	BNF : 11967077c GND : 4518579-7 , 4262660-2 J9U : 987007529211505171 LCCN : sh85084371

SI enheder
Grundlæggende enheder	ampere candela kelvin kilogram måler muldvarp sekund
Afledte enheder med specielle navne	becquerel watt weber volt Henry hertz grader celsius grå joule sievert rullet vedhæng luksus lumen newton ohm pascal radian Siemens steradian tesla farad
Accepteret til brug med SI	angststrøm astronomisk enhed hektar grad af bue bueminut anden af ​​buen dalton (atommasseenhed) hvid liter neper dag time minut ton elektron-volt
se også	SI-præfikser Enhedskonvertering Historien om det metriske system Metrisk konvention 1875 Definitioner 2005–2019 Omdefinering 2019