Metr
Podstawowa jednostka SI · wielkość: długość
01 · Definicja
Metr zaczął jako jedna dziesięciomilionowa ćwierci ziemskiego południka. Dziś to odległość, jaką światło pokonuje w 1/299 792 458 sekundy — długość stała się pochodną czasu.
W 1983 roku metrologia wykonała nieoczekiwany ruch: zamiast mierzyć prędkość światła coraz dokładniej, ogłoszono ją dokładną — 299 792 458 metrów na sekundę, ani mniej, ani więcej. Od tej chwili mierzyć długość znaczy mierzyć czas lotu światła, a platynowo-irydowy wzorzec z Sèvres, przez osiemdziesiąt lat będący metrem, stał się eksponatem muzealnym. Skutek uboczny: dokładność długości ogranicza teraz dokładność sekundy — a zegary atomowe są o pięć rzędów wielkości lepsze od każdej linijki.
W laboratorium metra się nie odmierza — liczy się prążki interferencyjne stabilizowanego lasera, którego częstotliwość jest związana z zegarami cezowymi. Geodezja robi to samo w skali planety: GPS mierzy opóźnienie sygnału, czyli znów czas.
02 · Przeliczanie
Wpisz długość — paszport ją przeliczy
Rosyjskie miary sprzed 1918 roku były związane z angielskimi: arszyn to dokładnie 28 cali, sążeń — trzy arszyny, wiorsta — pięćset sążni. Przeliczenie jest więc dokładne, bez zaokrągleń: 1 sążeń = 2,133 6 m według definicji z 1899 roku.
«Mikron» i «angstrem» wycofano z SI: pisze się µm i 0,1 nm. Mila morska została — równa się jednej minucie łuku południka i dlatego jest wygodna w nawigacji.
| Jednostka | Nazwa | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|---|
| 1 m | metr | 1 m | podstawa SI |
| 1 ft | stopa | 0,3048 m | dokładnie, od 1959 |
| 1 in | cal | 0,0254 m | dokładnie, 1/12 ft |
| 1 yd | jard | 0,9144 m | dokładnie, 3 ft |
| 1 mi | mila | 1609,344 m | lądowa |
| 1 nmi | mila morska | 1852 m | dokładnie, z definicji |
| 1 au | jednostka astronomiczna | 149 597 870 700 m | dokładnie, IAU 2012 |
1 m = 3,280839895 ft (dokładnie, według porozumienia z 1959 roku)
03 · Rzędy wielkości
od długości Plancka po horyzont WszechświataDługość
04 · Przyrządy pomiarowe
Jak mierzy się metry
Liczy prążki: jeden prążek to pół długości fali, około 316 nm. Pierwotna realizacja metra, dokładność 10⁻¹¹.
Laser femtosekundowy daje «linijkę» tysięcy częstotliwości i łączy optykę z zegarami cezowymi — most od sekundy do metra.
Płytki równoległe Johanssona: przywierają do siebie i niosą metr do warsztatu. Tolerancja — dziesiąte części mikrometra.
W terenie długość mierzy się czasem: dalmierz laserowy liczy opóźnienie impulsu, satelity — fazę sygnału. Milimetry na kilometrach.
05 · Zasady zapisu
Mała m, bo wielkie M zajęte jest przez mega
Metr zapisuje się małą łacińską literą m bez kropki; «5 M» znaczy pięć mega-czegoś, a «5 m.» to skrót gazetowy. Przedrostek zrasta się z symbolem: km, cm, µm — nigdy «Km» ani «mcm». Metry kwadratowe i sześcienne to m² i m³, a nie «m kw.» w dokumentach technicznych.
06 · Jednostki sąsiednie
Metr to najpłodniejsza jednostka układu: pole, objętość, prędkość, przyspieszenie — a przez niutona i dżul cała mechanika. Czternaście pochodnych jednostek SI zawiera metr w swojej definicji.
metr kwadratowy
podstawa SI
metr na sekundę
Metra nie da się usunąć z układu: podtrzymuje i mechanikę, i elektryczność — nawet wolt sprowadza się do metra poprzez wat.
07 · Dział historyczny
Jak mierzono długość przed metrem
Trzy arszyny, siedem stóp. Od 1899 roku dokładnie związany z miarami angielskimi, więc przeliczenie nie zostawia reszty.
Dokładnie 28 cali, szesnaście werszków. Główna miara w handlu suknem i na rysunkach budowlanych.
Pięćset sążni. Miara drogowa, po której zostały słupy wiorstowe i powiedzenie «widać z wiorsty».
Wzorzec o przekroju X w Sèvres i trzydzieści kopii rozdzielonych między kraje. Metr był przedmiotem, który można było upuścić.
Metr to jedyna jednostka przedefiniowana cztery razy
1795 — ułamek południka; 1799 — platynowy wzorzec z Archiwów; 1889 — prototyp platynowo-irydowy; 1960 — 1 650 763,73 długości fali kryptonu-86; 1983 — droga światła w 1/299 792 458 sekundy. Każdy krok usuwał materialny nośnik, a przy ostatnim metr w ogóle przestał być wielkością niezależną: jest teraz wyprowadzany z sekundy przez stałą c. Ciekawy szczegół: osiemnastowieczny pomiar ćwiartki południka pomylił się o około 0,2 mm na metr i ten błąd został w definicji na zawsze — równik jest o 75 metrów dłuższy niż 40 000 km.
Katalog · Międzynarodowy Układ Jednostek Miar
Paszport dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami i archiwum układów wycofanych z obiegu. Każda to osobny arkusz: definicja, wymiar, przeliczanie, przyrządy, zasady zapisu. W 36 językach.