Метрическая система линейных измерений. Становление Метрической системы мер

Метрическая система — общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и килограмма. На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц.

Метрическая система выросла из постановлений, принятых Национальным собранием Франции в 1791и 1795 годах по определению метра как одной десятимиллионной доли одной четверти земного меридиана от Северного полюса до экватора (Парижский меридиан).

Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня 1899 года, проект которого был разработан Д. И. Менделеевым, и введена в качестве обязательной декретом Временного правительства от 30 апреля 1917 года, а для СССР — постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года. До этого момента в стране существовала так называемая русская система мер.

Русская система мер — система мер, традиционно применявшихся на Руси и в Российской империи. На смену русской системе пришла метрическая система мер, которая была допущена к применению в России (в необязательном порядке) по закону от 4 июня 1899 года.Ниже приведены меры и их значения согласно «Положению о мерах и весах» (1899), если не указано иное. Более ранние значения этих единиц могли отличаться от приведённых; так, например, уложением 1649 года была установлена верста в 1 тыс. сажен, тогда как в XIX веке верста составляла 500 сажен; применялись и вёрсты длиной 656 и 875 сажен.

Са?жень , или саже?нь (сяжень, саженка, прямая сажень) — старорусская единица измерения расстояния. В XVII в. основной мерой была казённая сажень (утвержденная в 1649 году «Соборным уложением»), равная 2,16 м, и содержащая три аршина (72 см) по 16 вершков. Еще во времена Петра І русские меры длины были уравнены с английскими. Один аршин принял значение 28 английских дюймов, а сажень — 213,36 см. Позже, 11 октября 1835 года, согласно указанию Николая I «О системе российских мер и весов», длина сажени была подтверждена: 1 казенная сажень приравнена к длине 7 английских футов, то есть к тем же 2,1336 метра.

Маховая сажень — старорусская единица измерения, равная расстоянию в размах обеих рук, по концы средних пальцев. 1 маховая сажень = 2,5 аршина = 10 пядей = 1,76 метра.

Косая сажень — в разных регионах равнялась от 213 до 248 см и определялась расстоянием от пальцев ноги до конца пальцев вытянутой вверх по диагонали руки. Отсюда происходит и родившаяся в народе гипербола «косая сажень в плечах», которая подчеркивает богатырские силу и стать. Для удобства приравняли Са?жень и Косую сажень при использовании в строительных и земельных работах.

Пядь - старорусская единица измерения длины. С 1835 года была приравнена к 7 английским дюймам (17,78 см). Первоначально пядь (или малая пядь) равнялась расстоянию между концами вытянутых пальцев руки - большого и указательного. Известна также, «большая пядь» - расстояние между кончиком большого и среднего пальцев. Кроме того, использовался, так называемый, «пядень с кувырком» («пядь с кутыркой») - пядь с прибавкой двух или трёх суставов указательного пальца, т. е. 5-6 вершков. В конце 19 века была исключена из официальной системы мер, но продолжала употребляться в качестве народно-бытовой меры.

Аршин - был узаконен в России в качестве основной меры длины 4 июня 1899 года «Положением о мерах и весах».

Рост человека и крупных животных обозначался в вершках сверх двух аршин, для мелких животных — сверх одного аршина. Например, выражение «человек 12 вершков роста» означало, что его рост равен 2 аршинам 12 вершкам, то есть приблизительно 196 см.

Бутылка - различали два вида бутылки - винная и водочная. Винная бутылка (мерная бутылка) = 1/2 т.н. осьмирикового штофа. 1 водочная бутылка (пивная бутылка, торговая бутылка, полуштоф) = 1/2 т.н. десятирикового штофа.

Штоф, полуштоф, шкалик - использовалась, в том числе, при измерении количества алкогольных напитков в кабаках и трактирах. Помимо того, полуштофом могли называть любую бутыль объема ½ штофа. Шкаликом также назывался сосуд соответствующего объема, в котором подавали водку в кабаках.

Русские меры длины

1 миля = 7 вёрст = 7,468 км.
1 верста = 500 саженей = 1066,8 м.
1 сажень = 3 аршина = 7 футов = 100 соток = 2,133 600 м.
1 аршин = 4 четверти = 28 дюймов = 16 вершков = 0,711 200 м.
1 четверть (пядь) = 1/12 сажени = ¼ аршина = 4 вершка = 7 дюймов = 177,8 мм.
1 фут = 12 дюймам = 304,8 мм.
1 вершок = 1,75 дюйма = 44,38 мм.
1 дюйм = 10 линиям = 25,4 мм.
1 сотка = 1/100 сажени = 21,336 мм .
1 линия = 10 точкам = 2,54 мм.
1 точка = 1/100 дюйма = 1/10 линии = 0,254 мм.

Русские меры площади

1 кв. верста = 250 000 кв. саженям = 1,1381 км².
1 десятина = 2400 кв. саженям = 10 925,4 м² = 1,0925 га.
1 четь = ½ десятины = 1200 кв. саженям = 5462,7 м² = 0,54627 га.
1 осьминник = 1/8 десятины = 300 кв. саженям = 1365,675 м² ≈ 0,137 га.
1 кв. сажень = 9 кв. аршинам = 49 кв. футам = 4,5522 м².
1 кв. аршин = 256 кв. вершкам = 784 кв. дюймам = 0,5058 м².
1 кв. фут = 144 кв. дюймам = 0,0929 м².
1 кв. вершок = 19,6958 см².
1 кв. дюйм = 100 кв. линиям = 6,4516 см².
1 кв. линия = 1/100 кв. дюйма = 6,4516 мм².

Русские меры объёма

1 куб. сажень = 27 куб. аршинам = 343 куб. футам = 9,7127 м³
1 куб. аршин = 4096 куб. вершкам = 21 952 куб. дюймам = 359,7278 дм³
1 куб. вершок = 5,3594 куб. дюймам = 87,8244 см³
1 куб. фут = 1728 куб. дюймам = 2,3168 дм³
1 куб. дюйм = 1000 куб. линий = 16,3871 см³
1 куб. линия = 1/1000 куб. дюйма = 16,3871 мм³

Русские меры сыпучих тел («хлебные меры»)

1 цебр = 26—30 четвертям.
1 кадка (кадь, оков) = 2 половникам = 4 четвертям = 8 осьминам = 839,69 л (= 14 пудам ржи = 229,32 кг).
1 куль (рожь = 9 пудам + 10 фунтам = 151,52 кг) (овёс = 6 пудам + 5 фунтам = 100,33 кг)
1 полокова, половник = 419,84 л (= 7 пудам ржи = 114,66 кг).
1 четверть, четь (для сыпучих тел) = 2 осьминам (получетвертям) = 4 полуосьминам = 8 четверикам = 64 гарнцам. (= 209,912 л (дм³) 1902 г.). (= 209,66 л 1835 г.).
1 осьмина = 4 четверикам = 104,95 л (=1¾ пуда ржи = 28,665 кг).
1 полосьмины = 52,48 л.
1 четверик = 1 мере = 1⁄8 четверти = 8 гарнцам = 26,2387 л. (= 26,239 дм³ (л) (1902 г.)). (= 64 фунтам воды = 26,208 л (1835 г)).
1 получетверик = 13,12 л.
1 четвёрка = 6,56 л.
1 гарнец, малый четверик = ¼ ведра = 1⁄8 четверика = 12 стаканам = 3,2798 л. (= 3,28 дм³ (л) (1902 г.)). (=3,276 л (1835 г.)).
1 полугарнец (пол-малый четверик) = 1 штоф = 6 стаканам = 1,64 л. (Пол-пол-малый четверик = 0,82 л, Пол-пол-пол-малый четверик = 0,41 л).
1 стакан = 0,273 л.

Русские меры жидких тел («винные меры»)

1 бочка = 40 вёдрам = 491,976 л (491,96 л).
1 корчага = 1 ½ — 1 ¾ ведра (вмещавшего 30 фунтов чистой воды).
1 ведро = 4 четвертям ведра = 10 штофам = 1/40 бочки = 12,29941 л (на 1902 г.).
1 четверть (ведра) = 1 гарнец = 2,5 штофа = 4 бутылкам для вина = 5 водочным бутылкам = 3,0748 л.
1 гарнец = ¼ ведра = 12 стаканам.
1 штоф (кружка) = 3 фунтам чистой воды = 1/10 ведра = 2 водочным бутылкам = 10 чаркам = 20 шкаликам = 1,2299 л (1,2285 л).
1 винная бутылка (Бутылка (единица объёма)) = 1/16 ведра = ¼ гарнца = 3 стаканам = 0,68; 0,77 л; 0,7687 л.
1 водочная, или пивная бутылка = 1/20 ведра = 5 чаркам = 0,615; 0,60 л.
1 бутылка = 3/40 ведра (Указ от 16 сентября 1744 года).
1 косушка = 1/40 ведра = ¼ кружки = ¼ штофа = ½ полуштофа = ½ водочной бутылки = 5 шкаликам = 0,307475 л.
1 четвертинка = 0,25 л (в настоящее время).
1 стакан = 0,273 л.
1 чарка = 1/100 ведра = 2 шкаликам = 122,99 мл.
1 шкалик = 1/200 ведра = 61,5 мл.

Русские меры веса

1 ласт = 6 четвертям = 72 пудам = 1179,36 кг.
1 четверть вощаная = 12 пудам = 196,56 кг.
1 берковец = 10 пудам = 400 гривнам (большим гривенкам, фунтам) = 800 гривенкам = 163,8 кг.
1 конгарь = 40,95 кг.
1 пуд = 40 большим гривенкам или 40 фунтам = 80 малым гривенкам = 16 безменам = 1280 лотам = 16,380496 кг.
1 полпуда = 8,19 кг.
1 батман = 10 фунтам = 4,095 кг.
1 безмен = 5 малым гривенкам = 1/16 пуда = 1,022 кг.
1 полубезмен = 0,511 кг.
1 большая гривенка, гривна, (позднее — фунт) = 1/40 пуда = 2 малым гривенкам = 4 полугривенкам = 32 лотам = 96 золотникам = 9216 долям = 409,5 г (11—15 вв.).
1 фунт = 0,4095124 кг (точно, с 1899 года).
1 гривенка малая = 2 полугривенкам = 48 золотникам = 1200 почкам = 4800 пирогам = 204,8 г.
1 полугривенка = 102,4 г.
Применялись также: 1 либра = ¾ фунта = 307,1 г; 1 ансырь = 546 г, не получил широкого распространения.
1 лот = 3 золотникам = 288 долям = 12,79726 г.
1 золотник = 96 долям = 4,265754 г.
1 золотник = 25 почкам (до XVIII в.).
1 доля = 1/96 золотникам = 44,43494 мг.
С XIII по XVIII века употреблялись такие меры веса, как почка и пирог:
1 почка = 1/25 золотника = 171 мг.
1 пирог = ¼ почки = 43 мг.

Русские меры веса (массы) аптекарские и тройские.
Аптекарский вес — система мер массы, употреблявшаяся при взвешивании лекарств до 1927 г.

1 фунт = 12 унций = 358,323 г.
1 унция = 8 драхм = 29,860 г.
1 драхма = 1/8 унции = 3 скрупула = 3,732 г.
1 скрупул = 1/3 драхмы = 20 гранов = 1,244 г.
1 гран = 62,209 мг.

Другие русские меры

Десть — единицы счёта, равна 24 листам бумаги.

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. В настоящее время метрическая система официально принята во всех государствах мира, кроме США, Либерии и Мьянмы (Бирма). В Мьянме планируют переход на метрическую систему в ближайшие годы.

Предпринимались попытки введения метрических единиц для измерения времени (путём деления суток, например, на миллисутки) и углов (путём деления оборота на 1000 миллиоборотов либо на 400 градов), но они не имели успеха (хотя град позднее и нашёл довольно широкое применение при измерении углов в геодезии). В настоящее время в СИ используются секунды (делятся на миллисекунды и т. п.) и радианы.

Недостатки традиционных систем измерения [ | ]

Традиционные ЕИ отражали визуальное пространство человека через понятные величины (шаг, палец, локоть и пр.) То же самое касается измерения весовых веществ и предметов. В традиционных ЕИ для каждой группы используются свои отдельные единицы - для жидкостей, сыпучих тел, аптеки, ювелирное дело.

ЕИ длины . Рассмотрим пример на основе имперской (английской) системы .

В 1790 году французы предложили Великобритании и США установить единую длину метр, равную периоде маятника с ударом в 1 секунду. Британский парламент и конгресс США отказались от этого предложения по причине неудачи согласования широты, на которой надо измерять маятник. Каждая страна хотела использовать меридиан, проходящий через их страну. Поэтому французские ученые решили пойти на определение метра самостоятельно.

7 апреля 1795 года метрическая система впервые была сформирована и официально принята во французском праве . В ней было определено шесть десятичных единиц:

Также были определены первые десятичные приставки, которые позднее стали приставками СИ .

В декабре 1799 года во Франции был издан закон, согласно которому метрическая система стала единственной в стране.

XIX век [ | ]

В 1861 году группа британских ученых предложила модель взаимосвязанных единиц . Взяв за основу прообраз СГС, созданный Карлом Гауссом с механическими единицами (длина, масса, время), они предложили связать с ними тепловые и электрические единицы. В докладе 1863 года они ввели концепцию целостной системы единиц, в соответствии с которой единицы длины, массы и времени были определены как "фундаментальные единицы" (в настоящее время известные как базовые единицы). Все другие единицы измерения могут быть получены (следовательно, производные единицы) из этих базовых единиц. В качестве базовых величин были выбраны метр, грамм и секунда.

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 её 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 объёма воды.

В связи с этим Международная комиссия по метру в 1872 году 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 объёма 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».

20 мая 1875 года семнадцать стран подписали Метрическую конвенцию , и этим соглашением была установлена процедура координации метрологических эталонов для мирового научного сообщества через Международное бюро мер и весов и Генеральную конференцию по мерам и весам .

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

XX век [ | ]

Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня 1899 года, проект которого был разработан Д. И. Менделеевым , и введена в качестве обязательной декретом Временного правительства от 30 апреля 1917 года, а для СССР - постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года.

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-XXI век [ | ]

В 1990-х годах 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 , несмотря на то, что оригинальный дизайн обычно выполнен в метрической системе. Например, ширина жёстких дисков «3,5 дюйма» на самом деле 90 мм , диаметр CD и DVD - 120 мм. Все компьютерные вентиляторы используют метрическую систему (80 и 120 мм). Самый популярный формат любительских фотоснимков 4R (известный в США как 4х6 дюймов, а в странах с метрической системой как 10х15 см) привязан к миллиметру и имеет размер 102×152 мм вместо 101,6×152,4 мм.

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 (кроме фармакологии, все лекарственные препараты маркируются только по системе СИ) - американский вариант английской системы единиц.

В настоящий момент в Мьянме используются три системы измерений. Первая - родная бирманская, вторая имперская (английская), третья - метрическая. Первые две широко используются внутри страны. Метрическая система в основном используется в торговле с другими странами. Проблемой перехода на метрическую систему считается отсутствие политической воли властей Мьянмы, так как это требует значительных усилий (выпуск учебных пособий, обучение населения и чиновников) и вложений (например, замена весов и измерительных приборов). По состоянию на 2014 год объявлена разработка планов по подготовке к переходу на метрическую систему к 2019 году с помощью Немецкого национального метрологического института.

В Либерии используются две системы измерений: имперская (США) и метрическая. Правительство Либерии анонсировало постепенный переход на метрическую систему (сроки не указаны). В настоящее время в своих отчетах правительство использует обе системы.

Метрическая система в США [ | ]

Метрическая система в авиации, космическом и морском деле [ | ]

Несмотря на широкое распространение метрической системы в мире, в некоторых отраслях дело обстоит совершенно по-иному. Так, исторически сложилось, что в авиации (гражданской) и в морском деле применяется устаревшая система мер на основе футов и миль. При этом ICAO (международная организация гражданской авиации) имеет твёрдую позицию о безусловном изъятии неметрических единиц из практики авиации . В авиации чисто метрическая система используется в Швеции, в России, в Китае и в некоторых других странах, что иногда создает некоторое недопонимание между диспетчерами и пилотами.

17 ноября 2011 года в гражданской авиации Российской Федерации состоялось частичное признание системы мер на основе футов . Таким образом, гражданская авиация России приближается к стандартам гражданской авиации англоязычных стран.

Но в космической области, включая США (NASA), полностью произошёл переход на метрическую систему.

Приставки для кратных и дольных единиц [ | ]

Кратность	Приставка		Обозначение		Пример
	русская	международная	русское	международное
10 1	дека	deca	да	da	дал - декалитр
10 2	гекто	hecto	г	h	гПа - гектопаскаль
10 3	кило	kilo	к	k	кН - килоньютон
10 6	мега	mega	М	M	МПа -

После возникновения в США десятичной монетарной системы, идея десятичных расчетов проникла в Европу. И не только в сферу денег. Десятичные системы измерений начали применять для измерения веса и длины, а в Франции даже… времени.

Рядом декретов Конвент, как назывался государственный законодательный орган Франции, в 1793 году ввел десятичную систему весов и мер, а также применил ее к деньгам, что вывело идеи десятичной и метрической системы далеко за пределы первоначальной цели. Радикалы от Французской революции стремились увязать революционную демократию и введение десятичной системы. Затем они обратили свое внимание на измерение пространства. Если километр способствовал стабилизации измерения расстояния, почему было не использовать метрическую систему также и в геометрии? Конвент отменил прямой угол в 90 градусов и заменил его прямым углом в 100 градусов. Далее каждый градус был разделен на сто минут, а круг был округлен до 400 градусов вместо неудобных 360.

Десятичная система времени

В порыве энтузиазма, затмившего энтузиазм Томаса Джефферсона и других пылких американцев, Конвент также принял решение перейти к исчислению времени, основанному на десятичной системе, предпочтя ее странной вавилонской системе с шестьюдесятью единицами измерения секунд и минут и двенадцатью часами. 24 ноября 1793 года Конвент постановил, что сто секунд будут составлять минуту, а сто минут - час. Было изготовлено несколько новых часов, но оказалось, что такие часы, которые шли бы со скоростью десять тысяч секунд в час, было трудно сконструировать, запустить в действие и определять по ним время.

По новой системе десять часов были равны одному дню, а десять дней составляли неделю, переименованную в декаду. Три декады составляли месяц. В соответствии с новым календарем французы праздновали Новый год 22 сентября, в день осеннего равноденствия, и все летосчисление начиналось с даты учреждения Французской республики в 1792 году. В новом календаре сохранялось двенадцать месяцев, но им были даны новые названия, отождествлявшиеся с погодой во Франции во время каждого данного месяца. Месяцы образовывали четыре сезона, каждый из которых имел в своем названии определенный набор суффиксов. Три месяца первого сезона - осени, заканчивались суффиксом агге. День 22 сентября по григорианскому календарю стал первым днем вандемьера.

Абсолютно никому не нравился новый французский день, состоявший из 100 000 частей, и правительство Франции отменило его 18 жерминаля третьего года (7 апреля 1795 года), но названия месяцев сохранялись во Франции до 1 января 1806 года, когда Наполеон полностью отменил республиканское время и вернул григорианский календарь.

Появление Гринвичского меридиана

Пока французы произвольно вносили изменения в часы и календарь, основанные на десятичной системе, англичане учредили Гринвичский меридиан, и постепенно он стал точкой отсчета современной географической системы измерения долготы наряду с системой исчисления времени по стандартизированным поясам времени.

Несмотря на неудачу, которую потерпела революционная десятичная система часов и календаря, десятичная система монет, весов и мер принесла большую пользу, завоевала широкое признание, и Наполеон способствовал ее распространению по всей Европе по мере того, как его армия с боями продвигалась от Испании до России. Был сконструирован платиновый метр и положен на хранение в архивы французского государства, чтобы служить в качестве официально зарегистрированного метра.

Метрическая система мер во Франции

Во Франции десятичное мышление превратилось чуть ли не в национальный фетиш революционного класса и его союзников в среде ученых. Принятие десятичной монетной системы способствовало подготовке законодателей и общественности к принятию десятичной системы в других областях, таких как система весов и мер. Первое систематизированное предложение десятичной системы весов и мер ведет свое начало из далекого исторического прошлого от Габриэля Мутона, викария церкви Святого Павла французского города Лиона с 1670 года. Эта странная идея не привлекла к себе большого внимания в то время, но ученые трудились над предложением Мутона до тех пор, пока оно постепенно не превратилось в то, что сейчас нам известно как метрическая система. Ученые установили длину метра в одну десятимиллионную часть земного меридиана, проходящего через Париж. Применяя метр в качестве определяющей меры расстояния, ученые умножили его на тысячу, чтобы получить километр, а затем разделили его на 100 сантиметров и 1000 миллиметров. Они также учредили литр в качестве меры измерения жидких и твердых тел, эквивалентной кубу, каждая сторона которого равна одной десятой метра.

Мировая стандартизация единиц измерения

Научное сообщество во всем мире очень быстро оценило значение стандартизированных единиц измерения. Каждая страна, однако, рассматривала собственную систему как самую лучшую, которую должен принять весь мир. Никто, и особенно англичане, не хотел принимать систему весов и мер, основанную на земном меридиане, проходящем через Париж.

Одним из первых важных сторонников научной десятичной системы в Англии был шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт (1736 - 1819), который изобрел - среди прочих механических приборов - современный двигатель, работающий на основе конденсированного пара. В 1783 году он создал ряд измерений под названием философского фунта. Философский фунт состоял из десяти философских унций, каждая из которых содержала десять философских драхм (драм). Хотя ни одна страна, в том числе и Англия, так и не приняла полностью систему Уатта, его именем была названа единица мощности, которая до сих пор называется «ватт». Он также ввел термин лошадиная сила для обозначения единицы мощности, равной 747,5 ватт.

Система весов и мер Уатта имела свои отличительные особенности по сравнению с французской метрической системой, но главный принцип их действия - в основном один и тот же. Система Уатта в целом непроизвольно оказала большое влияние на комитет, ответственный за создание французской системы.

Хотя новая система весов и мер была введена правительственными указами, универсальными их сделала торговля. Нидерланды, включавшие Бельгию, приняли метрическую систему в 1816 году. Многие малые государстваЕвропы нуждались в такой системе для упрощения торговых сделок за пределами национальных границ. Вместо того, чтобы сделать метрическую систему обязательной, французское правительство вначале допускало действие прежних систем наряду с ней вплоть до издания в 1837 году декрета о применении во Франции после 1850 года одной лишь метрической системы в деловых отношениях.

Метрическая система мер и торговля

Одним из важных факторов, содействовавших переходу на метрическое измерение, стало проведение международных торговых мероприятий, которые позже стали известны как всемирные ярмарки, начавшись с Лондонской выставки 1851 года. Сама Англия не перешла на новую метрическую систему весов и мер, потому что та, по ее мнению, была тесно связана с чуждыми Англии политическими идеями и практикой во Франции, но выставка способствовала распространению информации о системе, завоевавшей приверженность научных кругов. Большую поддержку она нашла также среди торгового сообщества, которое оценило ее по достоинству в процессе создания международных рынков для своей продукции.

Под влиянием промышленников и других сторонников метрической системы монет, весов и мер ученые собрались на совещание по вопросам международной статистики во время следующей мировой ярмарки в Париже в 1855 году. Международное жюри Парижской выставки рекомендовало всем государствам перейти на метрическую и десятичную системы в целях развития науки и торговли. В порыве оптимизма жюри также пришло к заключению, что применение метрической системы будет способствовать установлению мира во всем мире. В силу своей склонности к философии ученые соединили обычный научный практицизм с мировой утопией. Несмотря на столь высокие идеалы, Первая мировая война доказала в следующем веке, что правительства с одинаковым успехом могут вести войны с применением оружия, измеряемого как в метрической, так и в любой другой системе.

Венский монетарный договор от 24 января 1857 года способствовал принятию десятичной монетарной системы и стимулировал распространение метрических весов и мер. Вслед за объединением Италии в 1861 и Германии в 1871 годах новые правительства приняли метрическую систему как способ стандартизации множества различных систем в составляющих их государствах. Австрия последовала их примеру в 1873 году, а вслед за другими европейскими государствами изменения произошли поочередно в Мексике (1862), Сиаме (1889), Японии (1891), Египте (1892), Тунисе (1895) и России (1900). Чтобы форсировать процесс согласования метрической системы с новыми законами, некоторые страны приняли решительные меры. Султан Оттоманской империи, например, повелел перейти на метрическую систему в 1886 году и в 1891 году конфисковал все другие весы, чтобы гарантировать применение только метрических весов.

Хотя Соединенные Штаты стали первым государством, принявшим исключительно десятичную монетарную систему, вероятно, они последними примут ее для весов и мер. Уже в 1866 году конгресс Соединенных Штатов одобрил десятичную систему как оптимальную для американского делового мира, но эта идея так и не захватила американскую общественность.

Американцы, впрочем, на самом деле применили десятичную систему, однако неожиданным образом и в другой области, что нашло свое отражение в работе мало известного библиотекаря из Нью-Йорка и профессора Колумбийского университета Мелвила Дьюи. Он разделил библиотечные книги на десять категорий, которые затем продолжал делить до тех пор, пока не получил то, что стало известно как десятичная система Дьюи. В 1876 году в возрасте двадцати пяти лет он опубликовал подробности системы в труде «Десятичная классификация и относительный индекс», которую постоянно модернизировал вплоть до 1931 года - года своей смерти.

Измерение массы товаров, их длины, объема является весьма трудоемким процессом, который многократно повторяется и исчисляется ежедневно многими миллионами операций. Это особенно характерно для торговли продовольственными товарами, где большинство операций по подготовке к продаже и при продаже включает обязательное взвешивание. Взвешивают также некоторые хозяйственные товары, строительные материалы. Измеряют товары в натуральных показателях при их дозировании и фасовке, при выполнении большинства операций по приему и отпуску на складах.

История развития

Интенсивное развитие промышленности и науки, а также расширение торговых связей между различными государствами в XIX в. явились основными причинами , стимулировавшими возникновение и прогресс метрологии как науки и постановку в качестве основной ее проблемы создание единой международной системы единиц, которая охватывала бы все области измерений.

Первоначальными этапами решения этой проблемы были установление и международное распространение Метрической системы мер и весов, разработка научных основ построения систем взаимосвязанных единиц физических величин, характеризующих широкий круг явлений природы, создание и практическое внедрение систем СГС, МКГСС, МТС, МКС и др. Многие из этих систем единиц имели ограниченную область применения и не были взаимосвязаны друг с другом. Одновременно с созданием систем единиц в результате стремления обеспечить максимальные удобства для измерения и записи значений тех или иных физических величин в ряде отраслей науки и техники появилось большое количество разнообразных внесистемных единиц. Из-за этого сложилось такое положение, что для одной и той же величины использовалось большое количество разных единиц (например, для силы применялось более 10 единиц, для энергии и работы – свыше 30, для давления – 18 единиц и т.д.).

Разработка и внедрение

Разработка и внедрение Метрической системы мер – это первый шаг по устранению множественности единиц физических величин и воспроизводящих их мер, которая тормозила развитие промышленности и торговли.

В период французской буржуазной революции по настоянию торгово-промышленных кругов Национальное Собрание Франции 31 марта 1791 г. приняло подготовленное Специальной комиссией , в состав которой входили известные французские ученые того времени (Лаплас, Лагранж, Борда, Кондорсе, Монж и др.), предложение о введении в качестве единицы длины метра, равного одной десятимиллионной доле четверти земного меридиана. Эта единица длины была окончательно утверждена 10 декабря 1799 г., став основой метрической системы. В качестве ее прототипа (первоначального эталона) был избран платиновый стержень. Второй единицей Метрической системы явилась единица массы – килограмм, которая первоначально равнялась массе в вакууме кубического дециметра воды при ее наибольшей плотности (4 °С) в месте, находящемся на уровне моря и на широте 45°. Прототипом этой единицы служила платиновая гиря. Прототипы метра и килограмма хранятся в Национальном Архиве Франции и называются "метр Архива" и "килограмм Архива" соответственно.

Важным достоинством Метрической системы мер была ее десятичность, так как дольные и кратные единицы, согласно принятым правилам, образовывались в соответствии с десятичным счетом с помощью десятичных множителей, которым соответствуют приставки деци, санти, милли, дека, гекто и кило.

Международная дипломатическая конференция семнадцати государств (Россия, Франция, Англия, США, Германия , Италия и др.) 20 мая 1875 г. приняла Метрическую конвенцию, в которой Метрическая система мер признавалась международной, утверждались прототипы метра и килограмма. Конференцией было учреждено Международное бюро мер и весов, основной задачей которого было обеспечение единства измерений в международном масштабе, и образован Международный комитет мер и весов, который осуществлял научное руководство этой работой, подготавливал и проводил Генеральные конференции по мерам и весам (ГКМВ). Первая из них была проведена в 1889 г.

Закон о Метрической системе

В результате больших усилий, приложенных Главным хранителем Палаты мер и весов великим русским ученым Д. И. Менделеевым – горячим сторонником Метрической системы мер , в России 4 июля 1899 г. был принят закон, по которому с января 1900 г. разрешалось Метрическую систему применять "наравне с основными российскими мерами". Но только в сентябре 1918 г. в России была официально введена Метрическая система мер. Полный переход к метрической системе был завершен к 1 января 1927 г.

После завершения в 1934 г. большой и важной работы по разработке и утверждению стандартов на единицы физических величин для всех областей науки и техники была поставлена задача их совершенствования и устранения существенных недостатков, которые были присущи этим стандартам. Главный недостаток состоял в том, что стандарты для различных областей применения основывались на разных системах единиц.

В послевоенный период основные усилия направлялись на разработку стандартов, построенных на базе единой системы единиц. С 1955 по 1958 гг. Комитет стандартов, мер и измерительных приборов утвердил новые ГОСТы на единицы для всех областей измерений. Установление новых стандартов происходило в период разработки Международной системы единиц, являющейся современной формой Метрической системы, которая базируется на системе МКСА. Поэтому и новые стандарты в своей основе исходили из этой системы. Как и в СИ, в стандартах произведено четкое разграничение единицы массы (килограмма) и единицы силы (ньютона), отсутствие которого до этого часто вызывало путаницу между единицей силы в системе МКГСС и единицей массы в системе МКС.

Меры англоязычных и других стран

Кроме таких мер как ярд, фут, шток, дюйм, англичане используют и своеобразные денежные системы: фунтами стерлингов, шиллингами и пенсами. От подобных денежных систем отказались все государства мира, но единицы физических величин все еще используются в англоязычных странах. Английские меры длины представлены в виде: 1 ярд = 3 футам; 1 фут = 12 дюймам; 1 миля = 5280 футам = 1760 ярдам.

Единицы объема – 1 галлон = 4 квартам = 231 кубическому дюйму, а веса – 1 фунт = 16 унциям; 1 топка = 200 фунтам. Англичане и американцы, пользуясь этими мерами, давно пришли к выводу, что их система неудобна и начали внедрять десятичную систему.

Петр I был первым, кто попытался связать русскую и английскую системы мер. По его указу аршин был уравновешен с 28 английскими дюймами , так чтобы сажень соответствовала семи английским футам. Русская сажень до ее под английские футы равнялась 216 см, а затем сравнялась до 213,36 см, об этом свидетельствует подлинная линейка царя Петра I. Затея Петра I долго обмозговывалась учеными и только в 1835 г. Указ окончательно определил: “Основанием российской линейной меры оставить навсегда сажень в семи настоящих английских футах с разделением на три аршина, каждый на 28 дюймов или 16 вершков”.

Фунт и дюйм, которыми пользовались в России, точно совпадают с английскими мерами, а ведь параллельно употреблялись исконно русские меры. Таким образом, применялись системы мер, невыраженные целыми числами. Так, например: 1 фут = 66/7 вершка, а один вершок = 13/4 дюйма. Это было конечно неудобно. Неудобства сохранились и при переходе нашей страны к метрической системе мер. В англоязычных странах метрическая система мер официально была признана в 1879 году, но полный переход не завершен даже сейчас, национальные меры не сдаются, такова сила привычки у людей и пассивность правительства этих стран.

Древнерусские меры

Признав целесообразность перехода к десятичной метрической системе, мы все еще пользуемся мерами наших предков. Даже в государственных отчетах урожаи оцениваются у нас в миллиардах пудов.

Группа ученых из Соединенных Штатов Америки и Европы путем подсчета атомов в двух сферах кремния весом по килограмму каждая, получили новую оценку постоянной Авогадро.

Напомним, что постоянная Авогадро N A - определяет число частиц, содержащихся в одном моле заданного вещества. И является связующим звеном между микро и макрофизикой.

Расчет постоянной Авогадро позволяет оценить величину постоянной Планка h, т.к. молярная «версия» последней, равная N A · h и вычисляется на основании измерений постоянной Ридберга.

Это позволит получить новый эталон килограмма, заменив устаревший платиново-иридиевый изготовленный в 1889 году и хранящийся в г. Севр недалеко от Парижа. Подсчитано, что за годы , с момента создания, он стал легче на 50 мкг.

Для расчеты была использована формула:

Где n = 8 - число атомов в элементарной ячейке решётки, М - молярная масса, ρ - плотность, a 3 - объём элементарной ячейки.

Центральной задачей было определение изотопного состава кремния, и в эксперименты был применен кристалл, предварительно обогащенный 28Si. Вначале эксперимента, в 2004 году, в ЦКБ машиностроения был обогащен SiF4, затем он был преобразован в SiH4. Далее из паровой фазы был выращен поликристалл методом химосаждения. В 2007 году в Германии завершился процесс выращивания монокристалла весом 5 кг.

Из полученного образца изготовили две кремниевые сферы, позволяющие заменить вычисление объема определением диаметра. После вычисления всех величин, была рассчитана постоянная Авогадро 6,02114893(21)· 1023 и 6,02114775(22)· 1123 моль -1 .

Итоговое усреднение дало N A =6,01214184(18)· 1023 моль -1 при относительной погрешности 3,0· 10 -8 .

Как заявил представитель Международного бюро мер и весов, переопределение килограмма будет возможно только после того как погрешность станет менее 2,0· 10 -8 .

http://ucheba-legko.ru/lections/viewlection/fizika/noviu_etalon_kilogramma

С каждым годом потребность в единой для всех стран системе единиц возрастала.

Впервые понятие о системе единиц в современном понимании было введено немецким ученым Карлом Гауссом в 1832 г. Им была предложена система магнитных единиц, основными единицами которой являлись миллиметр, миллиграмм и секунда. Другой немецкий ученый, Вебер, дополнил эту систему электрическими единицами. По предложению Гаусса, системы, основными единицами которых являются единицы массы, длины и времени, стали называть абсолютными.

К 60-м годам 19 в. по этому принципу была разработана абсолютная система единиц СГС. Основными единицами в ней являются: сантиметр, грамм-масса, секунда.

В 1901 г. итальянским ученым Джорджи была предложена система механических единиц МКС (метр, килограмм-масса, секунда).

В дальнейшем было установлено, что наиболее удобными для практического применения в различных отраслях измерений являются системы, построенные на основе системы МКС, с добавлением четвертой основной единицы, отражающей специфику той или иной отрасли измерений. В частности, для тепловых измерений в качестве четвертой основной единицы может быть принята единица температуры (градус), для электромагнитных измерений – единица силы тока (ампер), для световых измерений – единица света (свеча).

Начиная со второй половины 19 в. и до настоящего времени широкое распространение получила система МКГС (метр, килограмм-сила, секунда).

В 20-х – 30-х годах 20 в. были утверждены стандарты на механические, тепловые, световые и другие единицы.

Развивающиеся торговые и культурные связи настоятельно требовали установления единой меры длины и веса. Исторически сложилось так, что одна физическая величина – время – измерялась в одинаковых единицах у всех народов. Эталон единицы времени давала сама природа, период обращения Земли – сутки. По аналогии с этим возникла попытка взять из природы эталон единицы длины.

За такой эталон решено было взять одну сорокамиллионную часть земного меридиана. Декрет о введении метра в качестве единицы длины был принят во Франции в 1795 г. В 1799 г. был изготовлен и утвержден в качестве эталона прототип метра в виде платиновой линейки с расстояниями между концами, равными новой единице длины. Это так называемый архивный метр.

Первой системой связанных между собой мер для измерения длины, площади, объема и массы была метрическая система мер, возникшая во Франции в конце 18 в. в период Великой французской революции. В качестве основных единиц эта система имеет метр и килограмм и построена по принципу десятичной кратности.

Еще одно важное событие в области метрологии произошло 20 мая 1875 г., когда на Международной дипломатической конференции 17 государств подписали Метрическую конвенцию, что явилось важным шагом в международном сотрудничестве.

К 1972 г. Метрическую конвенцию подписали 41 государство.

В соответствии с этой конвенцией:

устанавливались международные прототипы метра и килограмма;

создавалась научное учреждение –Международное бюро мер и весов (в г. Севр близ Парижа). Оно является научным учреждением, в котором хранятся международные эталоны основных единиц и выполняются международные метрологические работы, связанные с разработкой и хранением международных эталонов и сличением национальных эталонов с международными и между собой.

учреждался руководящий орган – Международный комитет мер и весов – в составе ученых разных стран;

устанавливался созыв один раз в шесть лет генеральных конференций по мерам и весам.

В России, несмотря на активное участие русских ученых в международных совещаниях по метрической системе и подписания Метрической конвенции, метрическая система мер законом от 4 июня 1899 г. была допущена лишь в качестве факультативной наравне с национальными мерами. Но и это оказалось возможным только в результате энергичной деятельности великого русского ученого Д.И. Менделеева, возглавлявшего в конце 19 – начале 20 в.в. Главную палату мер и весов. До октябрьской революции метрическая реформа в России фактически не была осуществлена.

Отмена старых русских мер и переход на метрическую систему были совершены только при Советской власти.

а) в основание всех измерений положить международную метрическую систему мер и весов с десятичными подразделениями и производными;

б) за образцы основных единиц метрической системы принять копию международного метра, носящую знак №28 и копию международного килограмма, носящую знак №12, изготовленные из иридистой платины, переданные России Первой Международной конференцией мер и весов в Париже в 1889 г. и хранимые в Главной палате мер и весов;

в) обязать все советские учреждения и организации с 1 января 1919 г. приступить к введению международной метрической системы;

Этим же декретом был установлен ряд других практических мероприятий по внедрению метрической системы.

Однако ввиду огромного объема подготовительных работ установленный декретом пятилетний срок оказался явно недостаточным. Потому за два года до его окончания декретом Совнаркома от 29 мая 1922 г. срок полного перехода на метрическую систему был продлен до 1 января 1927 г.

В установленный срок, т.е. в 1927 г., метрическая реформа в стране была полностью завершена.

Уже вскоре после окончания второй мировой войны Международным комитетом мер и весов при активном участии представителей Советского Союза было внесено предложение о разработке международной системы единиц. На 9-й Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 г. это предложение было принято.

Резолюция этой конференции предписывала Международному комитету разработать рекомендацию по единой практической системе единиц измерений на основании опроса всех стран, подписавших Метрическую конвенцию.

В 1954 г. 10-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла решение об установлении шести основных единиц практической системы единиц для международных отношений.

В 1956 г. Международным комитетом была полностью разработана Международная система единиц. Было принято название этой системы – «Международная система единиц». Для сокращенного обозначения системы было решено применять символ из двух букв SI(начальные буквыInternationalsystem– Международная система), русское написание этого символа – СИ.

На своих сессиях в 1956 г. и 1958 г. Международный комитет по мерам и весам одобрил деятельность Комиссии по системам единиц и принял резолюцию, предложенную Комиссией о списке дополнительных и производных единиц и о наименовании системы. Это резолюция была поддержкой на заседании Международного комитета законодательной метрологии, принявшей следующее постановление: «Международный комитет законодательной метрологии, собравшись на пленарное заседание 7 октября 1958 г. в Париже, объявляет о присоединении к резолюции Международного комитета мер и весов об установлении Международной системы единиц измерения (SI). Основными единицами этой системы являются метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина, свеча (кандела). Комитет рекомендует. Комитет рекомендует государствам-членам организации принятие этой системы в законодательстве о единицах измерения.

Решением 14-й Генеральной конференции по мерам и весам (1971) в качестве 7-й основной единицы введен моль – единица количества вещества.

Окончательное решение о введении Международной системы единиц было принято на 11-й Генеральной конференции по мерам и весам, проходившей с 11 по 20 октября 1960 г. в Париже. В принятой на ней резолюции было утверждено решение Международного комитета мер и весов об установлении Международной системы единиц. В той резолюции указывалось наименование системы, ее сокращенное обозначение, список основных дополнительных и производных единиц, а также приставки для образования кратных и дольных единиц. Кроме того, на этой конференции даны новые определения двух основных исходных единиц (метра и секунды) на базе более совершенных эталонов, использующих новейшие достижения современной науки, и уточнена редакция Положения и Международной практической температурной шкале.

Принятие Международной системы единиц завершило большую подготовительную работу, проведенную рядом международных и национальных метрологических организаций и учреждений с целью дальнейшей унификации и уточнение единиц физических величин.

Международная система единиц является единой системой для всех областей науки, техники, производства и торговли, так как она охватывает все области измерений и устанавливает четкую связь между единицами измерений механических, тепловых, электрических, магнитных и других величин.

Важным преимуществом Международной системы единиц является также то, что в ней выбраны практически удобные основные и производные единицы.

Уже в настоящее время, несмотря на сравнительно небольшой период времени, прошедший после принятия Международной системы единиц, она принята в ряде международных рекомендаций, законодательстве о единицах измерения в различных странах и национальных стандартах на единицы измерения.