История создания метрической системы мер. Метрическая система Единица массы в метрической системе мер

Метрическая система

Красным цветом отмечены регионы, не использующие метрическую систему

Метрическая система - общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и грамма . На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц . В настоящее время международно признанной является система СИ . При некоторых различиях в деталях, элементы системы одинаковы во всем мире. Метрические единицы широко используются по всему миру как в научных целях, так и в повседневной жизни.

Основное отличие метрической системы от применявшихся ранее традиционных систем заключается в использовании упорядоченного набора единиц измерения. Для любой физической величины существует лишь одна главная единица и набор дольных и кратных единиц, образуемых стандартным образом с помощью десятичных приставок . Тем самым устраняется неудобство от использования большого количества разных единиц (таких, например, как дюймы , футы , фадены , мили и т. д. ) со сложными правилами преобразования между ними. В метрической системе преобразование сводится к умножению или делению на степень числа , то есть к простой перестановке запятой в десятичной дроби .

Предпринимались попытки введения метрических единиц для измерения времени (путём деления суток, например, на миллисутки) и углов (путем деления оборота на 1000 миллиоборотов либо на 400 градов), но они не имели успеха. В настоящее время в системе СИ используются секунды (делятся на миллисекунды и т.п.) и радианы.

История

Метрическая система выросла из постановлений, принятых Национальным собранием Франции в и по определению метра как одной десятимиллионной доли участка земного меридиана от Северного полюса до экватора .

XIX век

Определяя метр как десятимиллионную долю четверти земного меридиана, создатели метрической системы стремились добиться инвариантности и точной воспроизводимости системы. За единицу массы они взяли грамм, определив его как массу одной миллионной кубического метра воды при ее максимальной плотности . Для облегчения применения новых единиц в повседневной практике были созданы металлические эталоны , с предельной точностью воспроизводящие указанные идеальные определения.

Вскоре выяснилось, что металлические эталоны длины можно сравнивать друг с другом, внося гораздо меньшую погрешность, чем при сравнении любого такого эталона с четвертью земного меридиана. Кроме того, стало ясно, что и точность сравнения металлических эталонов массы друг с другом гораздо выше точности сравнения любого подобного эталона с массой соответствующего объема воды.

В связи с этим Международная комиссия по метру в постановила принять за эталон длины «архивный» метр, хранящийся в Париже , «такой, каков он есть». Точно так же члены Комиссии приняли за эталон массы архивный платино-иридиевый килограмм, «учитывая, что простое соотношение, установленное создателями метрической системы, между единицей веса и единицей объема представляется существующим килограммом с точностью, достаточной для обычных применений в промышленности и торговле, а точные науки нуждаются не в простом численном соотношении подобного рода, а в предельно совершенном определении этого соотношения».

Новая международная организация незамедлительно занялась разработкой международных эталонов длины и массы и передачей их копий всем странам-участницам.

ХХ век

Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня , проект которого был разработан Д. И. Менделеевым , и введена в качестве обязательной декретом Временного правительства от 30 апреля года, а для СССР - постановлением СНК СССР от 21 июля .

На основе метрической системы была разработана и принята в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам Международная система единиц (СИ). В течение второй половины XX века большинство стран мира перешло на систему СИ.

Конец XX века - XXI век

В 90-х годах ХХ века широкое распространение компьютерной и бытовой техники из Азии, в которых отсутствовали инструкции и надписи на русском языке и других языках бывших соцстран, но имелись на английском, привело к оттеснению метрической системы в ряде направлений техники. Так, размеры компакт-дисков, дискет, жёстких дисков, диагонали мониторов и телевизоров, матриц цифровых фотоаппаратов в России обычно указываются в дюймах .

К настоящему времени метрическая система официально принята во всех государствах мира, кроме США, Либерии и Мьянмы (Бирмы). Последней страной из уже завершивших переход к метрической системе стала Ирландия (2005 год). В Великобритании и Сент-Люсии процесс перехода к СИ до сих пор не закончен. В Антигуа и Гайане фактически этот переход далёк от завершения. Китай, завершивший этот переход, тем не менее использует для метрических единиц древнекитайские названия. В США для использования в науке и изготовления научных приборов принята система СИ, для всех остальных областей - американский вариант британской системы единиц.

Метрические варианты традиционных единиц

Были также попытки немного изменить традиционные единицы так, чтобы соотношение между ними и метрическими единицами стало более простым; это позволяло также избавиться от неоднозначного определения многих традиционных единиц. Например:

• метрическая тонна (ровно 1000 кг)
• метрический карат (ровно 0,2 г)
• метрический фунт (ровно 500 г)
• метрический фут (ровно 300 мм)
• метрический дюйм (ровно 25 мм)
• метрическая лошадиная сила (ровно 75 кгс·м/с)

Часть этих единиц прижилась; в настоящее время в России «тонна», «карат» и «лошадиная сила» без уточнения всегда обозначают метрические варианты этих единиц.

См. также

• Традиционные системы мер

Ссылки

• Краткая история СИ (англ.)
• имперские и метрические автоматические преобразования
• NASA полностью переходит на метрическую систему (рус.) Компьюлента -

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Метрическая секунда
• Метрическая система мер и весов

Смотреть что такое "Метрическая система" в других словарях:

метрическая система - система мер и весов, получившая широкое распространение в различных странах и называемая поэтому международной. Впервые метрическая система была введена во Франции в 1793 году. В России до 1918 года метрическая система допускалась к применению… … Справочный коммерческий словарь

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, десятичная система ЕДИНИЦ МЕР и ВЕСОВ, основанная на единице длины МЕТРЕ (м) и единице массы КИЛОГРАММЕ (кг). Большие и меньшие единицы высчитываются умножением или делением на степени 10 ти. Метрическая система была… … Научно-технический энциклопедический словарь

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - (metric system) Система измерения, основывающаяся на десятеричной системе. Она впервые получила признание во Франции в конце XVIII в. и к 1830 м гг. широко распространилась в Европе. В Великобритании законопроекты о ее обязательном введении не… … Словарь бизнес-терминов

метрическая система - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN metric systemMS … Справочник технического переводчика

метрическая система - metrinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. metric system; metrical system vok. metrisches System, n rus. метрическая система, f pranc. système métrique, m … Fizikos terminų žodynas

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - METRIC SYSTEMДесятичная система мер и весов, возникшая во Франции. Основной единицей этой системы является метр, приблизительно равный одной десятимиллионной части расстояния по меридиану от экватора до полюса, или ок. 39,37 дюймаПредложения о… … Энциклопедия банковского дела и финансов

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - в применении к измерению длины звуковых волн, cм. Футовый тон … Музыкальный словарь Римана

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МЕР - (десятичная система мер) система единиц физических величин, в основу которой положена единица длины метр. Кратные и дольные единицы метрической системы мер находятся в десятичных соотношениях. На основе метрической системы мер создана… … Большой Энциклопедический словарь

Назад

История создания метрической системы

Как известно, метрическая система зародилась во Франции в конце XVIII столетия. Многообразие мер и весов, стандарты которых порой значительно отличались в разных регионах страны, зачастую приводило к путанице и конфликтам. Таким образом, остро назрела необходимость реформировать действующую систему измерений или же разработать новую, взяв за основу простой и универсальный стандарт. В 1790 году на обсуждение в Национальное собрание был представлен проект небезызвестного князя Талейрана, впоследствии ставшего министром иностранных дел Франции. В качестве эталона длины деятель предложил принять длину секундного маятника на широте 45°.

К слову, идея с маятником была на тот момент уже не нова. Еще в XVII веке ученые делали попытки определить универсальные измерители на основе реальных предметов, сохранявших постоянную величину. Одно их таких исследований принадлежало голландскому ученому Христиану Гюйгенсу, проводившему опыты с секундным маятником и доказавшему, что его длина зависит от широты места, где проводился эксперимент. Еще за столетие до Талейрана на основании собственных опытов Гюйгенс предложил в качестве всемирного эталона длины применить 1/3 длину маятника с периодом колебаний 1 секунда, что приблизительно составляло 8 см.

И все же, предложение вычислить эталон длины на показаниях секундного маятника не нашло поддержки в Академии наук, а в основу будущей реформы легли идеи астронома Мутона, который рассчитывал единицу длины от дуги земного меридиана. Ему же принадлежало предложение создать новую систему измерений на десятичной основе.

В своем проекте Талейран подробно изложил порядок определения и введения единого стандарта длины. Во-первых, предполагалось со всех уголков страны собрать всевозможные меры и привезти в Париж. Во-вторых, Национальному собранию предстояло связаться с Британским парламентом с предложением создания международной комиссии из ведущих ученых обеих стран. После проведения эксперимента Французская академия наук должна была установить точное соотношение между новой единицей длины и мерами, которые ранее применялись в различных уголках страны. Копии эталонов и сравнительные таблицы со старыми мерами необходимо было разослать во все регионы Франции. Данный регламент был одобрен Национальным собранием, а 22 августа 1790 года его утвердил король Людовик XVI.

Работы по определению метра начались в 1792 году. Руководителями экспедиции, которой было поручено измерить дугу меридиана между Барселоной и Дюнкерком, были назначены французские ученые Мешен и Деламбр. Работа французских ученых была рассчитана на несколько лет. Однако в 1793 году Академия наук, проводившая реформу, была упразднена, что вызвало серьезную задержку и без того непростого трудоемкого исследования. Было принято решение не ждать окончательных результатов по измерению дуги меридиана и рассчитать дину метра на основе уже имеющихся данных. Так в 1795 году был определен временный метр как 1/10000000 часть парижского меридиана между экватором и северным полюсом. Работы по уточнению метра были завершены к осени 1798 года. Новый метр оказался короче на 0,486 линии или 0,04 французского дюйма. Именно это значение легло в основу нового эталона, узаконенного 10 декабря 1799 года.

Одним из основных положений метрической системы является зависимость всех мер от единого линейного стандарта (метра). Так, например, при определении основной единицы веса — — было решено взять за основу кубический сантиметр чистой воды.

К концу XIX века почти во всей Европе, за исключением Греции и Англии, была принята метрическая система. Быстрому распространению этой уникальной системы мер, которой мы пользуемся и поныне, способствовали простота, единство и точность. Несмотря на все преимущества метрической системы Россия на рубеже XIX - XX столетий так и не решилась присоединиться к большинству европейских стран, уже тогда сломав вековые привычки народа и отказавшись от использования традиционной русской системы мер. Впрочем, «Положение о весах и мерах» от 4 июня 1899 года официально допускало применение килограмма наряду с русским фунтом. Окончательный же измерений завершился лишь к началу 1930-х годов.

Наверное, каждого из вас не раз удивляло то, что размер экранов цифровых устройств указывается в непривычных единицах. Это даже вошло в традицию и никому не приходит в голову поинтересоваться, почему бы не воспользоваться обычными сантиметрами вместо дюймов, которые, казалось бы, давно и прочно заняли свое место в учебнике истории?

Все дело в том, что США и еще несколько стран (в отличие от всего остального мира) так и не перешли на метрическую систему, предпочитая свои традиционные единицы измерения международным метрам и килограммам. А поскольку многие крупнейшие технологические корпорации расположены в Соединенных Штатах, то привычные для этой страны дюймы распространились в изделиях по всей планете. Ведь все знают, в какой стране находится город Купертино, где расположен головной офис Apple — компании, создавшей первый массовый смартфон на Земле. В Соединенных Штатах располагаются и другие корпорации, которые продвигают вперед высокие технологии. А вместе с высокими технологиями продвигаются в широкие массы и старинные дюймы.

США, Либерия и Мьянма. Три оплота древних единиц измерения

В мире всего три страны, которые до сих пор не перешли на систему СИ. Это США, Либерия и Мьянма (до 1989 года — Бирма). Остальные народы мира или перешли на метрическую систему полностью или, по крайней мере, официально ее приняли в качестве стандарта. Другое дело, как обстоят дела в народе. В России и сейчас могут в разговоре назвать километр «верстой», но при этом все четко понимают, что речь идет именно о самом обычном метрическом километре, а не о старинной русской версте.

Но в США старинная народная система мер и весов используется не только в обиходе. Футбольные поля измеряются в ярдах. , выполняемая автомобильными двигателями, в диковинных футофунтах. Атмосферное давление — в фунтах на квадратный дюйм.

Вместо международной системы СИ в Соединенных Штатах применяется U.S. Customary System (Традиционная Система США). В нее входят более трехсот единиц измерения различных физических величин. Сложность состоит в том, что многие из этих единиц измерения называются одинаково, но при этом означают совершенно разные вещи.

Приведем самый простой и понятный каждому человеку, даже весьма далекому от инженерной премудрости. Казалось бы, что может быть сложного в тонне? Это тысяча килограмм и никак иначе! Но в США существует как минимум девять определений понятия «тонна»: короткая тонна (short ton), смещенная тонна (displacement ton), замороженная тонна (refrigeration ton), ядерная тонна (nuclear ton), грузовая (фрахтовая) тонна (freight ton), реестровая тонна (register ton), метрическая тонна (metric ton), ювелирная тонна (assay ton), топливная тонна или тонна в угольном эквиваленте (ton of coal equivalent).

И несмотря на все эти очевидные сложности, ни в бизнесе, ни в повседневной жизни США не используется простая, понятная и однозначная метрическая система. Причины тому кроются, как это часто бывает, в истории этой страны.

Отношение США к метрической системе на первых порах определялось взаимоотношениями с Францией

Когда США получили независимость, в стране предпринимались попытки упорядочить систему измерения величин. Но они уперлись, как это частенько бывает, в финансовый вопрос. Томас Джефферсон, занимавший при Джордже Вашингтоне пост Госсекретаря США, одобрительно относился к десятичной системе. Но оказалось, что определить метрические единицы длины будет невозможно без отправки во Францию делегации. А это было делом дорогостоящим.

Отношения с Францией, которая поддерживала Соединенные Штаты в их борьбе за независимость, после 1795 года вступили в стадию охлаждения. Когда в 1798 году Франция пригласила представителей различных стран ознакомиться с метрической системой, американцы столкнулись с пренебрежительным отношением к себе.

И, тем не менее, представители Соединенных Штатов посетили Париж и пришли от метрической системы в восторг. Но вероятность убедить лидеров страны в необходимости перехода на новую систему мер и весов, исходящую из Франции, была весьма слабой. В 1821 году Госсекретарь США Джон Квинси изучил единицы измерения 22 штатов страны и сделал вывод о том, что U.S. Customary System в достаточной степени унифицирована и не нуждается в изменениях.

Во Франции царил Наполеон, и у американцев возникли сомнения в том, что сами французы сохранят верность созданной ими же системы мер и весов. В итоге, рассмотрение метрической системы в Соединенных Штатах на рассматриваемом историческом этапе прекратилось. Но это не значит, что к ней не возвращались вновь и вновь по мере того, как система СИ приобретала все большее признание в самых разных уголках нашего огромного мира.

США решают принять метрическую систему

Девятью годами позже Франция собрала представителей ведущих стран мира, чтобы обсудить детали новой международной версии метрической системы. США получили приглашение и направили свою делегацию. Представители этих стран подписали международную конвенцию, основав Международное бюро мер и весов и Международный комитет мер и весов, в задачи которых входили рассмотрение и принятие изменений.

Соглашение предусматривало создание во французском городе Серве близ Парижа специального зала, где следовало разместить эталоны метрических стандартов, в частности эталон метра. Это позволяло избежать сложностей в понимании различными народами того, что именно подразумевается под той или иной единицей измерения.

В 1890 году Соединенные Штаты получили копии международного эталона метра и международного эталона килограмма. Согласно Распоряжению Менденхолла (названного так по имени суперинтенданта мер и весов) метрические единицы принимались в качестве фундаментального стандарта длины и массы в США. Ярд был определен как 3600/3937 метра, а фунт как 0,4535924277 килограмма.

В 1959 году англоязычные страны внесли некоторые уточнения: 1 ярд приравнивался к 0,9144 метра, а 1 фунт к 0,4535923. То есть формально Соединенные Штаты уже 145 лет как приняли метрическую систему в качестве стандарта мер и весов и уже около 120 лет в этой стране следовало бы мерить все в метрах и килограммах. Но, как показывает практика, принятие решения еще не означает его воплощения в реальную жизнь.

Метрическая система в США в наши дни

В 1975 году Конгрессом был принят Metric Conversion Act, суть которого была та же, что и у рекомендаций специалистов по стандартам, но только с двумя важными отличиями. Жесткие временные рамки не ставились и сам переход на метрическую систему предполагал добровольность. В итоге школьники страны стали проходить систему СИ, а некоторые компании предприняли попытку «метрификации», обернувшейся безрезультатной пропагандой, поскольку никаких реальных действий для перехода на метрические единицы измерения не было.

Получилось, что в США используются единицы измерения, которые во всем остальном мире уже забыты. Все большее число потребителей американской продукции стали требовать, чтобы поставляемые товары сопровождались указанием характеристик в метрической системе. Поскольку американские компании открывали все новые и новые производственные мощности в Европе и Азии, возникла необходимость определиться с тем, какие единицы использовать: метрические или традиционные американские.

Осознавая эти сложности, в 1988 году Конгресс внес изменения в Metric Conversion Act, согласно которым метрическая система стала считаться «предпочтительной системой мер и весов США для нужд торговли и коммерции». По состоянию на конец 1992 года от федеральных агентств требовалось использовать метрические единицы при измерении величин, имеющих отношение к закупкам, грантам и другим вопросам, имеющим отношение к бизнес-активности. Но эти предписания касались только государственных структур. Частный бизнес оставался волен пользоваться привычной системой измерения величин. Предпринимались попытки заинтересовать метрической системой малый бизнес, но большого прогресса отмечено не было.

На сегодня «метрифицировано» лишь около 30 % произведенной в США продукции. Фармацевтическую индустрию Соединенных Штатов называют «строго метрической», поскольку все характеристики фармацевтической продукции страны указываются исключительно в метрических единицах. На напитках присутствуют обозначения и в метрической и в традиционной для США системах величин. Эту индустрию считают «мягко метрической». Метрическая система используется в США также производителями пленки, инструментов и велосипедов. В остальном в США предпочитают мерить по старинке. В древних дюймах и фунтах. И это касается даже такой молодой индустрии, как высокие технологии.

Что же мешает весьма развитой индустриально стране перейти на общепринятую на нашей планете систему мер и весов? Этому есть ряд причин.

Консерватизм и затраты мешают переходу на метрическую систему

Но одними только высокими расходами на переход прохладное отношение американцев к метрической системе объяснить не получится. Психологические факторы играют свою, и далеко не последнюю, роль в сдерживании процесса перехода страны на международную систему мер и весов. Упорный консерватизм американцев заставляет их сопротивляться любым новшествам, в особенности тем, которые исходят от иностранцев.

Американцы любят всегда поступать по-своему. Индивидуализм является основной чертой представителей этого народа. Потомки покорителей бескрайних просторов Дикого Запада с упорством отвергают попытки заставить их отказаться от привычных с детства дюймов и фунтов.

Никакие высокие технологии не могут заставить человека пересмотреть свои консервативные взгляды. Например, коммерческая . Но по-настоящему только в начале 1980-х годов. События происходят только тогда, когда сознание среднего человека готово их принять. А это, в свою очередь, возможно лишь в том случае, когда человек видит в этом смысл. А особого смысла для себя лично в метрической системе средний американец просто не видит.

Поэтому все старания ввести в США метрическую систему упираются в неприступную твердыню повседневной жизни обычных граждан страны, которые не желают пускать туда метры и килограммы. Есть и еще одна важная причина, о которой мы ранее немного говорили. Значительная часть крупнейших корпораций мира расположены в США. Их продукция является конкурентоспособной на мировом рынке даже несмотря на непривычные дюймы и фунты. Что там непривычные! Весь мир сильно удивится, если в один прекрасный день диагональ экрана очередного смартфона будет указана в привычных со школьной скамьи сантиметрах, а не в дюймах, казалось бы сошедших со страниц учебника истории. А это значит, что у американцев нет причин отказываться от своей традиционной системы мер и весов.

По материалам science.howstuffworks.com

Международная десятичная система измерений, в основу которой положено использование таких единиц, как килограмм и метр, называется метрической . Разнообразные варианты метрической системы разрабатывались и использовались в течение последних двухсот лет, а различия между ними состояли в основном в выборе основных, базовых единиц. На данный момент практически повсеместно применяется так называемая Международная система единиц (СИ ). Те элементы, которые в ней используются, идентичны во всем мире, хотя в отдельных деталях и есть различия. Международная система единиц очень широко и активно используется во всем мире, причем как в повседневной жизни, так и в научных исследованиях.

На данный момент Метрическая система мер используется в большинстве стран мира. Есть, однако, несколько крупных государств, в которых по сей день применяется основанная на таких единицах, как фунт, фут и секунда – английская система мер. К ним относятся Великобритания, США и Канада. Однако эти страны также уже приняли несколько законодательных мер, направленных на переход к Метрической системе мер .

Сама она зародилась в средине XVIII столетия во Франции. Именно тогда учеными было принято решение о том, что следует создать систему мер , основу которой будут составлять взятые из природы единицы. Суть такого подхода состояла в том, что таковые постоянно остаются неизменными, и поэтому стабильной будет и вся система в целом.

Меры длины

• 1 километр (км) = 1000 метрам (м)
• 1 метр (м) = 10 дециметрам (дм) = 100 сантиметрам (см)
• 1 дециметр (дм) = 10 сантиметрам (см)
• 1 сантиметр (см) = 10 миллиметрам (мм)

Меры площади

• 1 кв. километр (км 2) = 1 000 000 кв. метрам (м 2)
• 1 кв. метр (м 2) = 100 кв. дециметрам (дм 2) = 10 000 кв. сантиметрам (см 2)
• 1 гектар (га) = 100 арам (а) = 10 000 кв. метрам (м 2)
• 1 ар (а) = 100 кв. метрам (м 2)

Меры объёма

• 1 куб. метр (м 3) = 1000 куб. дециметрам (дм 3) = 1 000 000 куб. сантиметрам (см 3)
• 1 куб. дециметр (дм 3) = 1000 куб. сантиметрам (см 3)
• 1 литр (л) = 1 куб. дециметру (дм 3)
• 1 гектолитр (гл) = 100 литрам (л)

Меры веса

• 1 тонна (т) = 1000 килограммам (кг)
• 1 центнер (ц) = 100 килограммам (кг)
• 1 килограмм (кг) = 1000 граммам (г)
• 1 грамм (г) = 1000 миллиграммам (мг)

Метрическая система мер

Необходимо отметить, что метрическая система мера получила признание далеко не сразу. Что касается России, то в нашей стране ее разрешили к использованию после того, как она подписала Метрическую конвенцию . При этом эта система мер в течение длительного времени использовалась параллельно с национальной, в основу которой были положены такие единицы, как фунт, сажень и ведро.

Некоторые старые русские меры

Меры длины

• 1 верста = 500 саженям = 1500 аршинам = 3500 футам = 1066,8 м
• 1 сажень = 3 аршинам = 48 вершкам = 7 футам = 84 дюймам = 2,1336 м
• 1 аршин = 16 вершкам = 71,12 см
• 1 вершок = 4,450 см
• 1 фут = 12 дюймам = 0,3048 м
• 1 дюйм = 2,540 см
• 1 морская миля = 1852,2 м

Меры веса

• 1 пуд = 40 фунтам = 16,380 кг
• 1 фунт = 0,40951 кг

Главное отличие Метрической системы мер от тех, которые применялись ранее, состоит в том, что в ней используется упорядоченный набор единиц измерения. Это означает, что любая физическая величина характеризуется некоей главной единицей, а все единицы дольные и кратные образуются по единому стандарту, а именно – с применением десятичных приставок.

Введение этой системы мер ликвидирует то неудобство, к которому ранее приводило обилие различных единиц измерения, имеющих достаточно сложные правила преобразований между собой. Таковые в метрической системе очень просты и сводятся к тому, что исходная величина умножается или делится на степень 10.

Универсальная мера

Оригинальное предложение высказывал в свое время профессор Краков­ского университета С. Пудловский. Его идея заключалась в том, что в качестве единой меры надо принять ту длину маятника, который совершает полный раз­мах за одну секунду. Это предложение было опубликовано в книге «Универ­сальная мера», изданной в г. Вильно в 1675 г. его учеником Т. Буратини. Он же предложил и назвать метром единицу длины.

Несколько раньше, в 1673 г. голландский ученый Х. Гюйгенс издал блестящую работу «Маятниковые часы», где разработал теорию колебаний, описал конструкции маятниковых часов. На основе этой работы Гюйгенс пред­ложил свою универсальную меру длины, которую он назвал часовым футом , а по величине часовой фут равнялся 1/3 длины секундного маятника. «Эта мера не только может быть определена везде в мире, но и на все будущие века может быть всегда восстановлена», – с гордостью писал Гюйгенс.

Однако было одно обстоятельство, которое смущало ученых. Период колебания маятника при одной и той же его длине был разным в зависимости от географической широты, т. е. мера, строго говоря, не была универсальной.

Идею Гюйгенса пропагандировал французский геодезист Ш. Кондамин, предложивший положить в основу системы измерений единицу длины, соот­ветствующую длине маятника, совершающего один размах в секунду на экваторе.

Французский астроном и математик Г. Мутон также поддерживал идею о секундном маятнике, но только в качестве контрольного аппарата, а в основу универсальной системы мер Г. Мутон предлагал положить принцип связи единицы измерения с размерами Земли, т. е. принять в качестве единицы длины часть длины дуги меридиана. Этот ученый предложил также измеренную часть поделить на десятые, сотые и тысячные доли, т. е. использовать деся­тичный принцип.

Метрическая система мер

Проекты реформы систем мер появлялись в разных странах, но особенно острым этот вопрос был во Франции по перечисленным выше причинам. По­степенно вырисовывалась идея создания системы мер, отвечающей определен­ным требованиям:

– система мер должна быть единой и общей;

– единицы измерения должны иметь строго определенные размеры;

– должны существовать эталоны единиц измерения, неизменные во времени;

– для каждой величины должна существовать только одна единица;

– единицы различных величин должны быть связаны друг с другом удобным образом;

– единицы должны иметь дольные и кратные значения.

8 мая 1790 г. Национальное собрание Франции приняло декрет о реформе системы мер и поручило Парижской академии наук выполнить необходимые работы, руководствуясь указанными выше требованиями.

Было образованно несколько комиссий. Одна из них, руководимая академиком Лагранжем, рекомендовала десятичное подразделение кратных и дольных значений единиц.

Другая комиссия, в которую входили ученые Лаплас, Монж, Борда и Кондорс, предлагали принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана, хотя подавляющая часть специалистов, знающих суть дела, думала, что выбор будет в пользу секундного маятника.

Решающим фактором здесь было то, что был выбран устойчивый базис – размеры Земли, правильность и неизменность ее формы в виде шара.

Член комиссии Ш. Борда – геодезист и гидравлик – предложил назвать единицу длины метром, в 1792 г. он определил длину секундного маятника в Париже.

26 марта 1791 г. Национальное собрание Франции утвердило предложение Парижской академии, была образована временная комиссия по практическому воплощению декрета о реформе мер.

7 апреля 1795 г. Национальный конвент Франции принял закон о новых мерах и весах. Было принято, что метр – одна десятимиллионная часть четверти земного меридиана, проходящего через Париж. но при этом особо подчеркивалось то, что вводимая единица длины по названию и величине не совпадала ни с одной из существовавших в то время французских единиц длины. Поэтому исключается возможный в дальнейшем довод о том, что Франция «проталкивает» свою сис­тему мер в качестве международной.

Взамен временных комиссий были назначены комиссары, которым было поручено проводить работы по экспериментальному определению единиц длины и массы. В число комиссаров входили знаменитые ученые Бертолле, Борда, Бриссон, Кулон, Деламбр, Гаюи, Лагранж, Лаплас, Мешен, Монж и др.

Деламбр и Мешен возобновили работы по измерениям длины дуги мери­диана между Дюнкерком и Барселоной, соответствующей 9°40′ сферы (в даль­нейшем эта дуга была расширена от Шетландских островов до Алжира).

Эти работы были завершены к осени 1798 г. Были изготовлены из пла­тины эталоны метра и килограмма. Эталон метра представлял собой платино­вый брусок длиной в 1 метр и сечением 25 × 4 мм, т. е. это была концевая мера, и 22 июня 1799 г. произошла торжественная передача прототипов метра и кило­грамма в Архив Франции, и с тех пор они именуются архивными . Но надо сказать, что даже во Франции метрическая система утвердилась не сразу, очень сказывались традиции и инертность мышления. Ставший императором Франции Наполеон метрическую систему, мягко говоря, недолюбливал. Он считал: «Нет ничего более противоречащего складу ума, памяти и соображению, чем то, что предлагают эти ученые. Абстракциям и пустым надеждам принесено в жертву благо теперешних поколений, ибо чтобы заставить старую нацию принять новые единицы мер и весов, надо переделать все административные правила, все расчеты промышленности. Такая работа устрашает разум». В 1812 г. указом Наполеона метрическая система во Франции была отменена и только с 1840 г. она была снова восстановлена.

Постепенно метрическую систему приняли и ввели у себя Бельгия, Голландия, Испания, Португалия, Италия, ряд республик Южной Америки. Инициаторами внедрения метрической системы в России были, конечно, ученые, инженеры, исследователи, но немалую роль сыграли портные, белошвейки и модистки – к тому времени парижская мода завоевала высшее общество, а там, в основном работали приехавшие из-за границы мастера со своими метрами. Именно от них и пошли существующие до сих пор узкие полоски клеенчатой материи – «сантиметры», которыми пользуются до сих пор.

На Парижской выставке 1867 г. был создан Международный комитет мер, весов и монет, который составил доклад о пользе метрической системы. Однако, решающее влияние на весь дальнейший ход событий оказал доклад, составленный в 1869 г. академиками Струве О. В., Вильдом Г. И. и Якоби Б. С., направленный от имени Петербургской академии наук в Парижскую академию. В докладе приводились доводы о необходимости введения международной системы мер и весов на основе метрической системы.

Предложение было поддержано Парижской академией, и правительство Франции обратилось ко всем заинтересованным государствам с просьбой прислать ученых в состав Международной метрической комиссии для решения практических задач. К тому времени выяснилось, что форма Земли – не шар, а трехмерный сфероид (средний радиус экватора составляет 6 378 245 метров, разница между наибольшим и наименьшим радиусами составляет 213 метров, а разность среднего радиуса экватора и полярной полуоси составляет 21 382 метра). Кроме того, повторные измерения дуги Парижского меридиана дали значение метра несколько меньшим по сравнению со значением, полученным Деламбром и Мешеном. К тому же, всегда остается вероятность того, что при создании более совершенных измерительных средств и появлении новых методов измерения результаты измерений будут меняться. Поэтому комиссия приняла важное решение: «Новый прототип меры длины должен быть по величине равным Архивному метру», т. е. должен быть искусственным эталоном.

Международная комиссия приняла еще и следующие решения.

1) Новый прототип метра должен быть штриховой мерой, он должен быть изготовлен из сплава платины (90 %) и иридия (10 %) и иметь Х-образную форму сечения.

2) С целью придания метрической системе международного характера и обеспечения единообразия мер следует изготовить и распределить эталоны между заинтересованными странами.

3) Один эталон, наиболее близкий по величине к Архивному принять в качестве международного.

4) Поручить практические работы по созданию эталонов французской секции комиссии, поскольку архивные прототипы находятся в Париже.

5) Назначить постоянный международный комитет из 12 членов для руководства работами.

6) Учредить Международное бюро мер и весов как нейтральное научное учреждение с месторасположением во Франции.

В соответствии с решением комиссии были проведены практические мероприятия и в 1875 г. была созвана международная конференция в Париже, на последнем заседании которой 20 мая 1875 г. была подписана Конвенция метра. Ее подписали 17 стран: Австро-Венгрия, Аргентина, Бельгия, Бразилия, Венесуэла, Германия, Дания, Испания, Италия, Франция, Перу, Португалия, Россия, США, Турция, Швейцария, Швеция и Норвегия (как одна страна). Еще три страны (Великобритания, Голландия, Греция), хоть и участвовали в работе конференции, Конвенцию не подписали из-за несогласия по функциям Международного бюро.

Для Международного бюро мер и весов был отведен Бретельский павильон, находящийся в парке Сен-Клу в пригороде Парижа – Севре, вскоре вблизи этого павильона был построен лабораторный корпус с оборудованием. Деятельность Бюро осуществляется за счет средств, перечисляемых странами – членами Конвенции пропорционально численности их населения. За счет этих средств в Англии были заказаны эталоны метра и килограмма (36 и 43 соответственно), которые были изготовлены в 1889 г.

Эталоны метра

Эталон метра представлял собой платиново-иридиевый стержень Х-образного сечения длинной 1020 мм. На нейтральной плоскости при 0 °C было нанесено по три штриха с каждой стороны, расстояние между средними штрихами составляло 1 метр (рис. 1.1). Эталоны были пронумерованы и сличены с Архивным метром. Наиболее близким к Архивному оказался прототип № 6, он и был утвержден в качестве международного прототипа. Таким образом, эталон метра стал искусственным и представлял собой штриховую меру.

К эталону № 6 было добавлено еще четыре эталона-свидетеля, и они были оставлены в Международном бюро. Остальные эталоны были распределены по жребию между странами, подписавшими Конвенцию. России достались эталоны № 11 и № 28, причем № 28 был ближе к международному прототипу, поэтому он стал национальным эталоном России.

Декретом СНК РСФСР от 11 сентября 1918 г. прототип № 28 был утвержден в качестве государственного первичного эталона метра. В 1925 г. Совнарком СССР принял постановление о признании Метрической конвенции 1875 г. как имеющей силу для СССР.

В 1957 – 1958 г.г. на эталон № 6 была нанесена шкала с дециметровыми делениями, первый дециметр был разделен на 10 сантиметров, а первый сантиметр – на 10 миллиметров. После нанесения штрихов этот эталон был заново аттестован в Международном бюро мер и весов.

Погрешность передачи единицы длины от эталона к измерительным средствам составляла 0,1 – 0,2 мкм, что с развитием техники становится явно недостаточным, поэтому с целью уменьшения погрешности передачи и получения естественного неразрушаемого эталона был создан новый эталон метра.

Еще в 1829 г. французский физик Бабине Ж. предложил в качестве единицы длины принять длину определенной линии в спектре. Однако практическое воплощение этой идеи произошло только тогда, когда американский физик А. Майкельсон изобрел интерферометр. Вместе с химиком Морли Э. Бабине Ж. опубликовал работу «О методе использования длины волны света натрия в качестве естественного и практического эталона длины», затем он перешел к исследованиям изотопов: ртути – зеленая и кадмия – красная линии.

В 1927 г. было принято, что 1 м равняется 1553164,13 длины волны красной линии кадмия-114, это значение было допущено в качестве стандарта наряду со старым прототипом метра.

В дальнейшем работы были продолжены: в США исследовался спектр ртути, СССР – кадмия, в ФРГ и во Франции – криптона.

В 1960 г. XI генеральная конференция по мерам и весам приняла в ка-честве эталона единицы длины метр, выраженный в длинах световых волн, а конкретно – инертного газа Kr-86. Таким образом, эталон метра снова стал естественным.

Метр – длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р 10 и 5d 5 атома криптона-86. Старое определение метра отменяется, но прототипы метра остаются и хранятся в прежних условиях.

В соответствии с этим решением в СССР был установлен Государственный первичный эталон (ГОСТ 8.020-75), в состав которого входили следующие компоненты (рис. 1.2):

1) источник первичного эталонного излучения криптона-86;

2) эталонный интерферометр, применяемый для исследования источников первичного эталонного излучения;

Точность воспроизведения и передачи метра в световых единицах составляет 1∙10 -8 м.

В 1983 г. XVII генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра: 1 метр – это единица длины, равная пути, проходимому светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды, т. е. эталон метра остается естественным .

Состав эталона метра:

1) источник первичного эталонного излучения – высокостабилизированный по частоте гелий-неоновый лазер;

2) эталонный интерферометр, применяемый для исследования источников первичного и вторичных эталонных измерений;

3) эталонный интерферометр, применяемый для измерения длины штриховых и концевых мер (вторичных эталонов).