Метр

Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960-е годы.

Метр (от греч. μέτρον - Мера, размер) - единица длины в Международной системе единиц СИ и других метрических системах единиц. Сокращенно метр обозначается малой буквой г.

По определению, принятому резолюцией 1 XVII Генеральной конференции по мерам и весам 1983 года

Такое определение было принято, исходя из тех соображений, что скорость света является фундаментальной физической константой, которая должна быть определена точно, без погрешности. Ее значение было фиксировано на величине 299 792 458 м / c.

Относительно метра такое определение означает, что его значение должно быть определено экспериментально. При этом возникает некоторая погрешность. Для практических целей в лабораториях метр сравнивают с длиной волны определенного излучения.

Метр - одна из семи базовых единиц Международной системы. Через него определяются много производных единиц. Поскольку точность любых измерений не может быть выше, чем точность определения единицы, разработка методов точного измерения значения метра имеет важное значение для развития науки и техники.

1. История

К Великой французской революции почти каждая страна имела свои единицы измерения длины. Часто система таких единиц была запутанной, сложной для сравнения. Идеи установления десятичной системы для единиц измерения высказывалась еще в 17 в., Однако путь к ее практическому воплощению открыли только революционные события в Франции.

1.1. Идея секундного маятника

Развитие науки в 17 в. требовал универсальной единицы измерения, в основе определения которой лежало бы физическое явление. Итальянец Тито Ливио Бураттини запроповнував назвать такую ​​единицу metro cattolico, что в переводе с итальянского означает универсальная мера ^[1].

Англичанин Джон Уилкинс предложил выбрать в качестве такой единицы длины маятника, половина периода колебания которого равнялась бы одной секунде. Такой маятник продемонстрировал Христиан Гюйгенс. Длина этого маятника близка к современному определению метра. Однако вскоре выяснилось, что длина секундного маятника зависит от места на Земле: французский астроном Жан Ришер установил, что она отличается в Париже и в Кайенне, Французская Гвиана на 0,3% ^[2].

Талейран воскресил идею секундного маятника перед Учредительным собранием в 1790, запропнувавшы зафиксировать измерения 45 северной широты, однако идея не прижилась.

1.2. Сравнение с парижским меридианом

Французская академия наук приняла альтернативное определение метра, как длины одной десятимиллионной части от четверти парижского меридиана, что, по мнению ученых, делало эту единицу длины "естественной", то есть взятой непосредственно из природы степени.

Вопрос о реформе системы мер было поручено комиссии Академии наук, которую возглавлял Жан-Шарль де Борда, в состав которой входили такие выдающиеся ученые как Жозеф-Луи Лагранж, Пьер-Симон Лаплас, Гаспар Монж, Николя Кондорсе. Где Борда был заядлым энтузиастом десятичной системы. Идея маятникового стандарта ему не понравилась потому, что секунда не достаточно десятичная единица.

Выбор парижского меридиана был практически целесообразным, поскольку позволял наблюдения на 1000 км расстояния от Дюнкерка до Барселоны. Задачу измерения длины дуги меридиана было поручено Пьеру Мешен и Жану-Батисту Деламбром. На ее выполнение ушло шесть лет, с 1792 по 1798. Причиной задержек были не только технические трудности, но и беспокойство революционных времен. Одновременно комиссия подсчитала значение метра из старых данных. Разница между новыми и старыми данными составила 0.03% ^[3].

1.3. Платиновый эталон

Исходя из теоретического определения и результатов измерений части дуги парижского меридиана 1799 года было изготовлено эталон метра в виде платиновой линейки шириной около 25 мм, толщиной около 4 мм и длиной 1 м. Этот эталон получил название "метра архива", поскольку он был передан на хранение национального архива Франции.

Точные измерения Франсуа Араго и Жана-Батиста Био в начале 19 в. выяснили, что эталон не совсем точно соответствует определению метра через длину меридиана. Несмотря на расхождение, метр архива остался практическим стандартом. Когда в 1867 году возникла идея вставновлення международной системы мер, именно эталон архива был взят за единицу длины ^{[4] [5]}.

Метрическая конвенция 1875 утвердил метр в качестве международной единицы, внеся изменение в эталон. Метр теперь определялся как расстояние между двумя штрихами на платиновой линейке, а не длиной линейки. Это изменение предотвращала изменении эталона в результате износа.

Такой штриховой эталон метра и соответствующее определение самой единицы с несущественными изменениями просуществовали до октября 1960. Использование штрихового эталона метра имеет два основных метрологических недостатки: во-первых, теряется естественная мера метра и, во-вторых, штриховая мера не может обеспечить необходимую точность воспроизведения.

1.4. Криптоновая стандарт

Развитие науки в 20 в. создал потребность и возможность точного определения метра. В частности, прецизионность спектроскопических инструментов стала достаточно для определения единицы длины через длину волны света.

XI Генеральная конференция мер и весов 1960 года приняла следующее определение метра:

Световой эталон метра вернул метра характер естественной меры и, как показали дальнейшие исследования, повысил точность его воспроизведения в 100 раз, что имело очень важное значение для современного приборостроения и точного машиностроения. С помощью светового эталона можно обеспечить точность воспроизведения метра менее 10 ^-9 (вместо 10 ^-7 с помощью штриховой меры).

1.5. Стандарт 1983

Наконец, 1983 г. XVII ГКМВ сочла нужным ввести новое определение метра, основанное на значении фундаментальной постоянной - скорости света в вакууме и действует до сих пор.

Ввод нового, простого определения метра упрощает понимание физического смысла, это определение удобное для учебных целей, но для воспроизведения размера метра, создания его эталона целесообразно и сейчас использовать определение, принятое XI ГКМВ.

Прогресс современной науки и техники требует дальнейшего совершенствования эталонов длины. Такие возможности в принципе существуют. В частности, например, исследуются возможности применения новейших достижений физики в изучении атомных пучков, оптических квантовых генераторов, эффекта Мессбауэра т.д. для создания новых, более точных эталонов длины.

2. Кратные и дольные единицы

Самая частная единица метра, используемый в физике - фемтометра. 1 фм примерно соответствует размеру атомного ядра. Атомы химических элементов имеют размер в диапазоне от 100 до 200 пм, или, в нанометрах, от 0,1 до 0,2 нм. Физики используют также единицу ангстрем, Ǻ, равной 10 ^-10 м, то есть:

1 Ǻ = 100 пм = 0,1 нм.

3. Жаргонизм

На компьютерном жаргоне "метр" означает мегабайт. Причем, компьютерным "метром" не "меряют длину", а "весят вес". Например: Этот файл весит 5 метров (Размер этого файла - 5 мегабайт).

См.. также

• Метр (музыка)

4. Сноски