U góry trójkąty łańcucha południkowego zapalają się kolejno, od Dunkierki do Barcelony. Przez łuki litery m biegnie pomarańczowa fala linii kryptonu. Na dole leży wzorcowy pręt z kreskami na końcach. Czerwony impuls światła biegnie po nim od zera do kreski 1 m i rozbłyska. Nad prawą kreską stoi mikroskop: kreski powoli przesuwają się w jego krzyżu nitek. W okienku N przebiegają prążki interferencyjne.
Karta jednostki
długość wyd. 2026-10Metr m
Jednostka podstawowa SI · wielkość: długość L
Siedem lat na łuk południka, a pręt okazał się krótszy o 0,2 mm
W czerwcu 1792 roku z Paryża wyjechało dwóch astronomów, Delambre i Méchain. Mieli zmierzyć łuk południka od Dunkierki do Barcelony. Z tego łuku zamierzano uzyskać nową jednostkę długości: dziesięciomilionową część odległości od bieguna do równika. Praca trwała siedem lat.
W 1799 roku według ich obliczeń wykonano platynowy pręt — metr Archiwów. Później okazało się, że jest krótszy od zamierzonego o około 0,2 mm. Nie poprawiono go: sprawdzono już według niego liniały. Od tamtej pory definicja zmieniała się trzy razy. Za każdym razem długość pozostawała ta sama; zmieniał się tylko sposób jej odtworzenia.
Dziś metr jest określony przez prędkość światła. To droga, którą światło przebywa w próżni w ciągu 1/299 792 458 sekundy. Liczba c jest ustalona dokładnie, więc metr odtwarza się równie dokładnie jak sekundę.
Symbol to mała łacińska litera m, pismem prostym i bez kropki. W tekście rosyjskim pisze się «м». Wielka litera M nie oznacza metra, lecz przedrostek mega: Mm to megametr, tysiąc kilometrów.
m to metr, a nie masa m ani minuta min. mm to milimetr, a nie „metr na metr”: metr kwadratowy zapisuje się m². Milę morską oznacza się M lub NM i myli się ją z metrem częściej, niż się wydaje.
01 · Definicja
południk · pręt · fala · światłoMetr to długość drogi przebytej przez światło w próżni w czasie 1/299 792 458 sekundy. Tak brzmi definicja od 1983 roku. Od 2019 roku tę samą myśl formułuje się przez liczbę: prędkość światła c wynosi dokładnie 299 792 458 m/s.
Taka definicja nie wymaga przechowywania wzorca. Każde laboratorium może samo odtworzyć metr, jeśli ma dokładny zegar i źródło światła o znanej częstotliwości. W praktyce używa się lasera stabilizowanego częstotliwościowo i liczy długości fal.
Wcześniej metr definiowano trzy razy i za każdym razem inaczej. Najpierw przez rozmiar Ziemi. Potem przez platynowy pręt w piwnicy pod Paryżem. Potem przez długość fali światła lampy kryptonowej. Na każdym kroku nową definicję dopasowywano do poprzedniej długości, a dokładność rosła mniej więcej stukrotnie.
Czym mierzono metr i jak dokładnie
Cztery zakładki — cztery definicje po kolei. Kolorem stalowym narysowano przyrząd i wzorzec, pomarańczowym — światło lampy kryptonowej i prążki, czerwonym — impuls lasera i wszystko, co wykracza poza tolerancję. Po prawej na każdej zakładce skala pokazuje, o ile uzyskany metr różni się od dzisiejszego. Suwaki zmieniają warunki doświadczenia, przycisk akcji uruchamia pomiar od nowa.
Czas mierzy się dokładniej niż długość
W latach 70. zegary atomowe były już tysiące razy dokładniejsze niż jakikolwiek wzorzec długości. Prędkość światła zmierzono wtedy tak dobrze, że niepewność pochodziła niemal wyłącznie z metra kryptonowego. Postanowiono więc postąpić odwrotnie: ogłosić c liczbą dokładną, a metr wyprowadzać z sekundy. Od 1983 roku prędkości światła już się nie mierzy. Pomiar c stał się sprawdzianem zegarów i interferometrów.
02 · Przeliczanie
SI · imperialne · historyczneMetr w innych jednostkach długości
Wpisz długość i wybierz jednostkę. Tabela przeliczy ją na wielokrotności metra, na miary imperialne lub na dawne miary Europy. Od 1959 roku jard i cal są określone przez metr dokładnie, więc w zakładce imperialnej niemal wszystkie liczby są dokładne.
Międzynarodowy prototyp z 1889 roku wyznaczał metr w 0 °C, w topniejącym lodzie. Dziś wymiary części i płytek wzorcowych podaje się w 20 °C, jak wymaga norma ISO 1. Stalowa część o długości 1 m jest w 30 °C dłuższa niż w 20 °C o około 0,1 mm. To więcej niż tolerancja wielu pasowań.
| Jednostka | Wartość | Jak określona |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Przyrządy pomiarowe
kąt · kreska · prążek · impulsCztery przyrządy — cztery metry
Koło repetycyjne Bordy
Tym kołem Delambre i Méchain mierzyli kąty trójkątów i wysokość gwiazd nad horyzontem. Kąt odczytywano wiele razy z rzędu bez cofania koła do zera, a potem sumę dzielono przez liczbę odczytów. Tak malał błąd pojedynczego odczytu. Z wysokości gwiazd wyznaczano szerokość końców łuku.
Komparator: pręt przeciw prętowi
Nad stołem zamocowano dwa mikroskopy w odległości około metra. Pod nie podsuwa się kolejno wzorzec i kopię. W każdym mikroskopie widać trzy kreski na końcu pręta. Obserwator nastawia środkową kreskę na nitkę i odczytuje śrubę mikrometryczną. Różnica odczytów dla dwóch prętów to różnica ich długości, zwykle ułamki mikrometra.
Interferometr: liczenie prążków
Światło dzieli się na dwie wiązki, które znów łączą się na ekranie. Jeśli przesunąć jedno zwierciadło o pół długości fali, jasny prążek na ekranie ustąpi miejsca następnemu. Liczba przebiegłych prążków pomnożona przez λ/2 daje przesunięcie zwierciadła. W 1892 roku Michelson wyraził tak metr w długościach fali czerwonej linii kadmu.
Metr jako czas przelotu
Teleskop wysyła impuls lasera do reflektora narożnego, który na Księżycu zostawiła wyprawa. Światło wraca po około 2,56 s. Odległość to połowa tego czasu pomnożona przez c. Z milionów fotonów wraca zaledwie kilka, ale po uśrednieniu odległość do Księżyca znana jest z dokładnością do milimetrów.
05 · Zasady zapisu
spacja · wielkość liter · przedrostkiLiczba, spacja, m
Między liczbą a symbolem stawia się spację nierozdzielającą. Symbol pisze się pismem prostym, bez kropki i bez końcówek. Przedrostek pisze się łącznie z m i tylko jeden. Przy kilku wielkościach jednostkę stawia się przy każdej liczbie.
Przedrostek kilo pisze się małą literą k: wielkie K oznacza kelwina. „Mikron” i „mkm” wyszły z użycia w 1967 roku; poprawnie — µm. Dwa przedrostki z rzędu są zakazane, więc zamiast „mµm” pisze się nm. W zapisie „3 × 4 m” nie wiadomo, czy metr dotyczy obu liczb. Skróty mps i sec pochodzą z potocznego angielskiego i nie należą do SI.
06 · Jednostki sąsiednie
przez sekundę i przez cMetr opiera się na sekundzie: bez zegara nie da się go odtworzyć. Przez tę samą prędkość światła określony jest rok świetlny, a angstrem to po prostu dziesiąta część nanometra, zachowana dla atomów i kryształów.
Metr wyprowadza się z niej i z liczby c.
ÅRozmiar atomu, wygodny dla krystalografów.
lyTeż droga światła, tylko w ciągu roku.
07 · Dział historyczny
archiwum · cztery definicjeDwieście lat jednej i tej samej długości
{title}
{text}
Za każdym razem około stu razy dokładniej
Długość paska to liczba miejsc dziesiętnych metra, które dało się odtworzyć. Skala jest logarytmiczna: każda działka to jedno miejsce. Dla 1799 roku pokazano rozbieżność metra Archiwów z zamysłem, dla pozostałych — niepewność odtworzenia.
W ciągu dwustu lat dokładność wzrosła dziesięć milionów razy. A sama długość się nie zmieniła: metr z 1983 roku równa się metrowi z 1889 roku w granicach dokładności pręta.
Dwie długości, które mogły zostać metrem
W 1791 roku Akademia Nauk miała dwóch kandydatów. Pierwszym była długość wahadła, które przechodzi z jednej strony na drugą dokładnie w ciągu sekundy. Takie wahadło jest krótsze od dzisiejszego metra: około 0,994 m. Odrzucono je. Siła ciężkości zmienia się z szerokością geograficzną i wahadło ma inną długość w Paryżu, a inną na równiku. Poza tym długość zależałaby od sekundy, a sekunda była wtedy częścią doby.
Drugim kandydatem była dziesięciomilionowa część ćwiartki południka. Ją właśnie wybrano i zlecono pomiar łuku. Ale prawdziwa ćwiartka południka wynosi około 10 001 966 m. Zamierzony metr byłby więc dłuższy od metra Archiwów o 0,197 mm.
Metr Archiwów był wzorcem końcowym: długość wyznaczały jego czoła. Czoła ścierają się przy każdym dotknięciu. Dlatego wzorzec z 1889 roku zrobiono kreskowy: długość wyznaczają kreski na płaszczyźnie obojętnej pręta. Długość przeniesiono przy tym z metra Archiwów, nie z południka. Tak 0,197 mm zostało w metrze na zawsze.
Katalog wielkości
otwarta karta metra
Indeks · wszystkie wielkości na jednej stronieLaboratorium przy wejściu do indeksuKropla kwasu zmienia kolor soku, sól barwi płomień, woda zamarza od stuknięcia. Pod nimi wszystkie karty Simetrium według dziedzin i alfabetycznie.Otwórz indeks →
Jednostki długości i wszystko, co z niej wyprowadzone
{note}
