Русская метрология XVIII–XX вв

Так как к началу этого периода русская система мер в основных своих чертах уже сложилась, основной задачей стала унификация мер и их уточнение, а также организация специальной службы надзора в области метрологии.

В 1753 г. были ликвидированы внутренние таможни, что способствовало резкому сокращению местных единиц измерений и постепенному их исчезновению.

В распоряжении исследователей русской метрологии XVIII–XX вв. находится значительное число различных источников — таможенные книги, дорожники, законодательные акты, подлинные образцы мер, материалы различных правительственных комиссий.

В первые десятилетия XVIII в. основным учреждением, занимавшимся проблемами метрологии, было Монетное правление. В 1737 г. для подготовки реформ мер была создана специальная Комиссия весов и мер во главе с графом М.Г. Головкиным — главным директором Монетного правления. Перед комиссией была поставлена задача создания новых эталонов мер, установления точного соотношения различных мер и организации поверочного дела. Комиссия основную свою работу закончила в 1738 г. и была ликвидирована в 1742 г. Сохранившиеся архивные материалы позволили Е.И. Каменцевой детально изучить ход работы Комиссии и выяснить ее роль в истории русских систем измерений. Комиссия рассмотрела проекты уточнения действовавшей системы измерения. Один из них предусматривал десятичный принцип деления основных единиц измерений. В Комиссии сосредоточились, например, меры веса (гири) из различных учреждений — Камер-коллегии, Коммерц-коллегии, Портовой таможни, Монетной канцелярии и др. Сравнение этих мер показало различия в их весе. За основу создания эталонов были приняты гири Монетной канцелярии, изготовленные еще в 1727 г. выдающимся русским историком и географом В.Н. Татищевым и выверенные в 1735 г. Принятие за основу именно этих гирь было вызвано стремлением не нарушать действовавшую монетно-денежную систему. При изготовлении прототипов предполагалось привязать их к мерам длины, т. е. создать образцовые кубические меры веса. Известным механиком-изобретателем А.К. Нартовым были изготовлены кубические пуд со стороной 2, 8 вершка и фунт со стороной 0, 82 вершка. Правда, эти размеры были взяты приблизительно, к тому же не был учтен удельный вес зеленой меди, из которой они были изготовлены. Зеленой медью называлась латунь — сплав, содержащий от 50 до 90 % меди и от 10 до 40 % цинка. Удельный вес такого сплава мог колебаться от 8, 43 до 8, 90 г / куб. см. На основе мер длины был определен объем мер жидкостей — ведра и четверика. В качестве образца меры длины был взят полуаршин Петра I, равный 36 см.

Предполагалось изготовить гири не только из зеленой меди, но и из стекла. Такие гири были изготовлены, но в Комиссию они не поступили, и дальнейшая их судьба неизвестна.

Итоги работы Комиссии мер и весов были положены в «Регламенте, или инструкция, по которой имеет поступать (NN) в смотрении в Российском государстве над весами и мерами». Буквами NN обозначался специальный постоянно действующий Комитет, который предполагали учредить для надзора за правильностью мер и весов. «Регламент» определял следующие единицы веса: берковец равен 10 пудам, пуд — 40 фунтам, фунт — 96 золотникам и золотник — 6 гранам, или 20 каратам, или 96 долям. Для обеспечения нормальной торговли рекомендовались гири в 2, 1, 0, 5 пуда, в 10, 5, 3, 2 и 1 фунт, мелкие гири точно не определялись.

Однако Сенат не утвердил «Регламент». Несмотря на это, деятельность Комиссии имела безусловно положительное значение, а ее результаты учитывались в дальнейшей метрологической работе. Так, именно на основе аршина, определенного Комиссией, в 1745 г. были изготовлены аршины для всей Российской Империи, а во 2-й половине XVIII в. изготовлены меры сыпучих тел — четверики, осьмины и пол-осьмины.

Наблюдение за правильностью мер и весов в уездах осуществлял нижний земский суд, а в городах с 1775 г. — городничий и городские магистраты.

В 1797 г. был издан указ «Об учреждении повсеместно в Российской Империи верных весов, питейных и хлебных мер», составленный в форме рекомендаций. Согласно указу, предполагалось заменить все действующие меры веса, сыпучих и жидких тел. В связи с этим началась отливка чугунных мер, которые должны были покупать губернские правления. Меры сыпучих и жидких тел определялись на основе английского дюйма, поэтому возникла необходимость определить твердое соотношение русских мер длины с английскими. Эта работа была выполнена придворным часовым мастером англичанином Гайнамом. В начале XIX в. он по поручению Министерства внутренних дел, к которому перешли в ведение вопросы метрологии, изготовил хрустальный, стальной и медный эталоны аршина, равного 28 английским дюймам. Для рассылки по губерниям были изготовлены 52 медных 4-гранных аршина. В Петербурге была создана специальная фабрика по производству аршинов для общего употребления. Такие аршины снабжались специальным клеймом и рассылались на места. К 1821 г. было сделано более одного миллиона аршинов.

В 1827 г. при Министерстве внутренних дел была создана Комиссия образцовых мер. Первой своей задачей Комиссия поставила установление взаимного соответствия единиц измерений. Решение ее началось с определения веса воды в заданном объеме. За основу был взят английский кубический дюйм, а для мер веса — фунт Петербургского монетного двора 1771 г. Было установлено, что фунт воды занимает объем 24, 99912 куб. дюйма. Следовало очень незначительно увеличить вес фунта (на 1/3 96-й части золотника), чтобы один фунт составил 25 куб. дюймов воды. По определению Комиссии, ведро должно было содержать 30 фунтов воды, а четверик — 64 фунта воды. Результаты работы Комиссии не были оформлены законодательным актом, и в 1833 г. была организована новая комиссия при Министерстве финансов. Перед этой организацией стояли следующие задачи: сравнение русских и иностранных мер, составление соответствующих таблиц, а также обоснование размеров эталонов мер. Был определен вес кубического дюйма воды и на его основе установлен объем фунта воды, оказавшийся равным 25, 019 куб. дюйма. Эти данные легли в основу всей русской системы мер, закрепленной законом 1835 г. «О системе российских мер и весов» и просуществовавшей без изменений до введения метрической системы измерений. Русская система единых мер вводилась на всей территории государства с 1 января 1845 г. До этого, в 1842 г., «Положение о мерах и весах» утвердило изготовленные эталоны мер. На места были разосланы медные образцовые меры, выверенные по эталонам. Службу надзора за правильностью мер и весов несла городская, земская и сельская полиция.

После принятия Положения 1842 г. Комиссия была ликвидирована, а все ее материалы переданы в новую организацию — Депо образцовых мер и весов, которая с 1893 г. стала называться Главной палатой мер и весов. Депо, а затем Палата хранили эталоны мер, осуществляли поверку мер и изготовление новых эталонов. С 1892 г. это учреждение возглавил великий русский ученый Д.И. Менделеев, сыгравший большую роль в его работе.

В 1899 г. были созданы новые эталоны аршина, полусажени и фунта из сплава платины и иридия. Было установлено точное соотношение между русскими и десятичными мерами. В том же году было утверждено «Положение о мерах и весах», которым допускалась к употреблению в Российской Империи наряду с русскими мерами и десятичная система измерений. Это Положение значительно повысило роль Главной палаты мер и весов и закрепило ее функции в организации государственной службы мер и весов.

Меры длины. Меры длины, сложившиеся к началу XVIII в., в дальнейшем существенно не изменились. Последние исследования позволили установить, что в 1-й половине XVIII в. русские меры длины не были кратны английским, как это считалось раньше. Например, размер сажени был изменен и приведен в соответствие с английским футом лишь в начале XIX в. Она стала равной 7 футам, или 213, 36 см. Соответственно аршин был приравнен к 28 английским дюймам. Вошли в обиход и такие мелкие английские меры длины, как линия и точка. Эти соотношения были закреплены указом 1835 г. В результате русская система мер длины приобрела следующий вид: верста = 500 саженям = 1, 0668 км; сажень = 3 аршинам = = 7 футам = 213, 36 см; аршин = 4 четвертям = 16 вершкам = 28 дюймам = 71, 12 см; четверть = 4 вершкам = 17, 77 см; вершок = 4, 44 см; фут = 12 дюймам = 30, 48 см; дюйм = 10 линиям = 2, 54 см; линия = = 10 точкам = 2, 54 мм; точка = 0, 254 мм. Линиями в России измеряли, например, ламповое стекло и калибры ружей. 20-или 10-линейное стекло очень долго сохранялось в обиходе. Точки применялись только в измерении золотых и серебряных монет. В механике и в машиностроении применяли деление дюйма на 4, 8, 16, 32 и 64 части.

Меры поверхности. В рассматриваемый период времени меры поверхности никаких существенных изменений не претерпели. Постепенно выходит из употребления четверть, и основной единицей измерения поверхностей становится десятина, делившаяся по системе двух на 2 полдесятины, 4 четверти десятины и 8 восьмых десятины. Основной размер десятины был равен 2400 кв. саженям (80х30 сажен), однако на практике часто употреблялись и другие виды десятины, например косая, или хозяйственная, десятина, равная 3200 кв. саженям, сотенная, или сотельная, десятина, равная 4000 кв. саженям (100х40 сажен). В Поволжье и прилегающих губерниях (Самарская, Оренбургская) употреблялся в качестве меры поверхности плуг, равный квадрату со сторонами в 100 сажен, т. е. площадь плуга была равной 10 000 кв. сажен.

Меры сыпучих тел. В XVIII–XX вв. продолжают бытовать различные меры сыпучих тел, несмотря на тенденцию к их замене мерами веса. Из употребления выходит осьмина, но появляется новая, более мелкая единица — гарнец, равный по объему, согласно указу 1835 г., 200, 15 куб. дюйма, а по весу — 8 фунтам перегнанной чистой воды при температуре + 13, 5° по Реомюру.

Система мер сыпучих тел приобретает в этот период следующий вид: четверть = 8 четверикам = 8 пудам зерна ржи = 2, 0991 гектолитра; четверик = 8 гарнцам = 26, 239 литра; получетверик = 2 четверкам = 4 гарнцам = 13, 119 литра; гарнец = 3, 279 литра.

Значительно реже употреблялись меры, полученные в результате деления четверти по системе двух: четверть = 2 осьминам (полчетвертям) = 4 полуосьминам = 8 четверикам.

Меры жидких тел. Рассматриваемый период русской истории (особенно в XVIII в.) характеризуется значительным разнообразием мер жидких тел. Помимо русских мер, в практике употреблялись различные иностранные меры, так как тара, в которой в Россию поступали различные жидкости, прежде всего вина, часто являлась и единицей измерения: канна, анкерок, оксфот (оксгофт), галенок (галенка). Указом 1835 г. был уточнен объем исконно русской меры — ведра. Ведро стало вмещать по весу 30 фунтов чистой перегнанной воды при ее наибольшей плотности при температуре + 13, 5° по Реомюру. Наиболее крупной единицей для измерения жидкостей стал мерник, или бочка, вмещавший 40 ведер. В общем виде соотношение основных единиц измерения жидкостей было таким: мерник, или бочка = 40 ведрам = 4 десятням = 4, 9196 гектолитра; десятня = = 10 ведрам = 1, 229 гектолитра; ведро = 2 полуведрам = 4 четвертям ведра = 6 шестерикам = 12, 299 литра; ведро = 8 кружкам = 16 полукружкам = 32 четвертям кружки; ведро = 10 кружкам, или около 12, 5 литра воды; ведро = 10 штофам = 12, 299 литра; штоф = 2 бутылкам = 1, 2299 литра; бутылка = 2 сороковкам = 0, 6149 литра; сороковка = 2, 5 соткам (чаркам) = 0, 3047 литра; сотка (чарка) = 2 шкаликам = 0, 123 литра; шкалик = 0, 0615 литра. Существовало и деление ведра по системе двух. Очень употребительной мерой была молочная кружка, равная 1/20 ведра.

Меры веса. В течение XVIII–XIX вв. были уточнены старые русские единицы измерения веса. За основу системы был взят фунт (старая гривенка), равный по весу 25, 019 куб. дюйма чистой перегнанной воды при температуре + 13, 5° по Реомюру. Было сохранено прежнее деление фунта на золотники и доли, но в XVIII в. фунт был связан с немецкой системой веса — он был приравнен к 32 лотам. Правда, в XIX и XX вв. лот как единица веса употреблялся довольно редко. Лот был равен 1/32 части фунта, т. е. равнялся 3 золотникам.

Система мер веса в рассматриваемый период приобрела следующий вид: берковец = 10 пудам = 163, 8 кг; пуд = 40 фунтам = 16, 38 кг; фунт = 32 лотам = 96 золотникам = 409, 512 г; лот = 3 золотникам = = 12, 797 г; золотник = 96 долям = 4, 2657 г.

В XVIII в. входит в употребление система мер аптекарского веса, главной ее единицей был аптекарский фунт, в основе которого лежала римская либра, равная 84 золотникам. Таким образом, аптекарский фунт был равен 7/8 торгового фунта и делился на более мелкие части следующим образом: фунт = 12 унциям; унция = 8 драхмам; драхма = 3 скрупулам; скрупул = 20 гранам; гран = 1/16 грамма десятичной метрической системы.

Аптекарский вес, заимствованный из Нюрнберга, употреблялся в России до начала XX в., когда именно в аптекарском деле раньше всего был осуществлен переход к употреблению десятичной метрической системы, допущенной к применению в России в 1889 г.

 

Создание Международной метрической (десятичной) системы. Современная Международная метрическая (десятичная) система измерений была создана в период Великой французской революции конца XVIII в. Вопрос о создании единой системы мер, построенной на принципиально новых основаниях, а именно на природных неизменяющихся единицах, был поставлен во Франции еще в XVII в. Во 2-й половине XVII столетия астроном Мутон выдвинул идею десятичного построения системы измерений, в основе которой лежала бы единица длины.

В 1790 г. Национальным собранием Франции был принят декрет о реформе мер, подготовка которой поручалась Парижской Академии наук. Специальные академические комиссии выработали все главные принципы новой системы. За основную естественную единицу длины была взята 1/10 000 000 часть четверти дуги парижского меридиана. Этот меридиан должен был быть измерен между Дюнкерком и Барселоной академиками Мешеном и Деламбром. Однако бурные события революционной эпохи не позволили им вовремя закончить работу, и было принято решение использовать результаты измерения дуги парижского меридиана, проведенного в 1739 г. Кассини и Лакайлем. По данным измерения 1/10 000 000 часть четверти дуги меридиана была равна 3 парижским футам. (Впоследствии было установлено, что длина дуги земного меридиана не является величиной постоянной, а подвержена незначительным колебаниям.) Конвент утвердил новые меры, названные республиканскими, в 1795 г., но окончательно метрическая система была утверждена во Франции в декабре 1799 г., после того как в 1798 г. была уточнена длина метра завершившими свою работу Мешеном и Деламбром. Согласно их исследованиям, длина метра была определена в 3 фута 11, 296 линии, т. е. несколько меньше прежней.

Название основной единицы и всей системы происходит от греческого слова метрон — мера.

Основной единицей измерения поверхностей (площади) стал ар, равный квадрату со сторонами 10 м (от греческого слова арос — пахота).

Основной единицей объема, предназначавшейся для измерения дров, стал стер, равный кубу со сторонами 1 м каждая.

Основной единицей объема (емкости) жидких и сыпучих тел стал литр (от греческого слова литра — весовой фунт), равный кубу со сторонами 0, 1 м каждая.

Основной единицей веса стал грамм (от греческого слова грамма — обозначение, надпись), равный весу чистой воды в объеме 0, 01 куб. м при температуре 0° по Цельсию.

Все остальные единицы, как более крупные, так и более мелкие, устанавливались при помощи одного коэффициента — 10. Таким образом, все единицы метрической системы были связаны основной единицей — метром и подчинялись десятичному принципу счета. Для обозначения единиц более крупных и более мелких по сравнению с основными единицами была выработана единообразная номенклатура. Единицы, большие основных в 10, 100, 1000 и 10 000 раз, получили названия от соответствующих греческих числительных: дека — 10, гекто и гекатон — 100, кило или хилиа — 1000, мириа — 10 000. К этим наименованиям присоединялись названия основных единиц, например: мириаметр — 10 000 м, километр — 1000 м, гектометр — 100 м, декаметр — 10 м.

Более мелкие единицы, равнявшиеся 1/10, 1/100, 1/1000 основных мер, обозначались с помощью приставок к основному наименованию единиц латинских числительных — деци (от децем — 10), санти (от сентум — 100), милли (от милле — 1000), например: дециметр — 1/10 м, сантиметр — 1/100 м, миллиметр — 1/1000 м.

Были созданы эталоны метра и килограмма, сданные на хранение во французский республиканский архив. Тем не менее единственной и обязательной для Франции метрическая система была признана только в 1837 г. До этого действовали введенные императором Наполеоном обиходные меры, связанные как с метрической, так и со старой системой измерений.

Законом 1837 г. новая система вводилась окончательно с 1 января 1840 г. Скоро метрическая система стала употребляться и в других государствах: в Германии, Англии и Испании — с 1849 г., в Португалии — с 1852 г., в США — с 1866 г.

В 1875 г. на Международной конференции в Париже была подписана Метрическая конвенция. В числе подписавших ее 17 государств была и Россия. К 1889 г. были изготовлены прототипы (эталоны) метра и килограмма из иридиевой платины (90 % платины и 10 % иридия). Состоявшаяся в этом году Международная конференция по мерам и весам утвердила прототипы и распределила их по жребию между странами, подписавшими конвенцию. Они стали национальными эталонами мер длины и веса. Однако во многих странах, в том числе и в России, продолжали употребляться наряду с метрическими и местные дометрические меры.

Еще в 1869 г. Российская Академия наук выступила за введение в России метрической системы измерений. Однако лишь в 1899 г. метрическая система была допущена к употреблению наряду со старыми русскими мерами.

Совет Народных Комиссаров РСФСР 11 сентября 1918 г. принял декрет «О введении Международной метрической десятичной системы мер и весов». Согласно этому декрету, метрическая система вводилась с 1 января 1919 г., а окончательное завершение перехода к ее употреблению должно было быть закончено к 1 января 1922 г. Употребление всяких других мер, кроме метрических, декретом запрещалось с 1 января 1924 г. Однако Гражданская война не позволила провести реформу в намеченные сроки. После большой подготовительной работы метрическая система, как единственная система мер измерений, была введена в СССР с 1 января 1927 г.

Потребности современной науки и производства в точнейших измерениях стимулируют работу по совершенствованию метрической системы мер. В 1927 г. на VII Генеральной конференции по мерам и весам было принято новое определение метра и установлено его соотношение с длиной волны красной линии паров кадмия, излучаемых при определенных условиях. Затем, в 1960 г., XI Генеральная конференция по мерам и весам ввела новое определение метра, действующее до настоящего времени. Метр определяется как величина, равная 1 650 763, 73 длины волны излучения в вакууме, соответствующего оранжевой линии спектра изотопа криптона с атомным весом 86. Новое определение метра повысило примерно в 100 раз точность эталона длины. Эталон метра вновь получил характер природной естественной единицы.

Следует отметить, что и в настоящее время в народной практике существуют примерные меры — обхват дерева, глубина на штык, на два штыка, глубина на лопату, длина, измеряемая шагами человека, меры сыпучих тел: стакан, банка, корзина и др.