Международная система единиц физических величин

Понятие системы единиц как совокупности основных и производ­ных впервые предложено немецким ученым К. Гауссом в 1832 году. В качестве основных в этой системе были приняты миллиметр (еди­ница длины), миллиграмм (единица массы), секунда (единица време­ни). Данную систему единиц называют абсолютной.

В 1881 году была принята система единиц физических величин, ос­новными единицами которой были сантиметр (единица длины), грамм (единица массы), секунда (единица времени). Производными единица­ми системы считались килограмм-сила (единица силы) и эрг (единица работы). Неудобство данной системы состояло в трудностях пересчета многих единиц в другие системы для определения их соотношения.

В начале XX века итальянский ученый Дж. Джорджи предложил еще одну систему единиц, получившую название МКСА (в русской транскрипции) и довольно широко распространившуюся по всему миру. Основные единицы этой системы —- метр, килограмм, секунда, ампер (единица силы тока); производные — ньютон (единица силы), джоуль (единица энергии), ватт (единица мощности).

Периодически выдвигались и другие предложения, что указывает на стремление к единству измерений в международном аспекте. В то же время даже сейчас некоторые страны не отошли от исторически сложив­шихся у них единиц измерений. Известно, что Великобритания, США, Канада и ряд других стран основной единицей массы считают фунт.

160 Раздел 3 Организационно-методические основы метрологии

Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) в 1954 году определила шесть основных единиц физических величин для исполь­зования в международных отношениях метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и свеча XI Генеральная конференция по ме­рам и весам в 1960 году утвердила Международную систему единиц, обозначаемую SI (от начальных букв французского названия Systeme International d 'Unites), на русском языке — СИ. В последующие годы ГКМВ приняла ряд дополнений и изменений, в результате чего в сис­теме стало семь основных единиц Дополненными оказались и про­изводные единицы физических величин (табл 31)

ГКМВ разработала следующие определения основных единиц

• метр — единица длины — длина пути, которую проходит
свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

• секунда — единица времени — продолжительность
919263770 периодов излучения, которое соответствует переходу
между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома
цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей,

• килограмм — единица массы — масса, равная массе между­
народного прототипа килограмма;

• ампер — единица силы электрического тока — сила неизменяю­
щегося тока, который при прохождении по двум параллельным провод­
никам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, распо­
ложенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы меж­
ду этими проводниками силу, равную 2 х 10" ⁷ Н на каждый метр длины;

• кельвин — единица термодинамической температуры — 1/273,
16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. При из­
мерении температуры допускается также применение шкалы Цельсия;

• моль—единица количества вещества—количество вещества
системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько
атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0, 012 кг;

• кандела — единица силы света — сила света в заданном нап­
равлении источника, испускающего монохроматическое излуче­
ние частотой 540 х 10¹² Гц, энергетическая сила которого в этом
направлении составляет 1/683 Вт/ср~''.

Ватт на стерадиан — единица (производная) энергетической силы света

 

162 Раздел 3. Организационно-методические основы метрологии

Приведенные определения довольно сложны и требуют дос­таточного уровня знаний, прежде всего в области физики. Одна­ко они дают представление о природном, естественном про­исхождении принятых единиц, а их толкование усложнялось по мере развития науки благодаря новым высоким достижениям те­оретической и практической физики, механики, математики и других фундаментальных областей знаний. Это дало возмож­ность представлять основные единицы, с одной стороны, как достоверные и точные, а с другой — как объяснимые и универ­сальные, что является главным условием признания системы в качестве международной.

Международная система СИ считается наиболее совершен­ной и универсальной по сравнению с другими системами. Кроме основных, здесь присутствуют дополнительные единицы для из­мерения плоского телесного углов — радиан и стерадиан, а так­же большое количество производных единиц пространства и времени, механических величин, электрических и магнитных величин, тепловых, световых и акустических величин, ионизи­рующих излучений.

После принятия международной системы единиц ГКМВ практически все крупнейшие международные организации включили ее в свои рекомендации по метрологии и призвали все страны — члены этих организаций принять ее в качестве основ­ной. В России система СИ официально была принята в 1963 году путем введения соответствующего государственного стандарта. Причем следует учесть, что в то время все государственные стандарты имели силу закона и являлись обязательными для вы­полнения.

На сегодняшний день система СИ действительно стала между­народной, однако наряду с ней применяются и внесистемные еди­ницы (табл. 3.2). Они подразделяются на 4 группы:

• допускаемые наравне с единицами СИ;

• допускаемые к применению в специальных областях;

• временно допускаемые к применению;

• устаревшие (недопускаемые к применению).

 

164 Раздел 3. Организационно-методические основы метрологии