长度单位“米”是如何定义的?
原来,早在1792年,法国国民议会就决定建立一个新的长度单位,与地球椭球子午线弧长相关。因此,从1792到1797进行了圆弧测量,计算出1800的德兰博尔椭球,取其子午环长度的千分之一作为长度单位,称为1m。1872年在巴黎召开的世界长度大会上,决定制造31把“大米原型尺子”,每把尺子都有编号。除了福尔诺。N0.6,这是国际原始尺,其他都是以国际原型尺为基础,长度经过精确验证,分发给各国保存,作为长度单位的标准。我国因为没有加入国际度量衡协会,所以没有拿到大米原型尺。这个物理“米”定义为“1米是0.6 ' '米原型尺在熔点温度下两条刻线之间的距离。”其缺点是:难以复制,容易损坏;它随时间缓慢变化;精度不够高,只有1 ~ 2×10-6;少数国家有,不能满足大多数国家长度传输的要求。因此,物理大米需要被天然大米所取代。
1960 11国际计量大会采用了光波米的定义,第二个“米”定义为“氪-86原子2P10和5d5能级之间的跃迁辐射在真空中是波长的1650 763.73倍。”氪-86的光谱轮廓略不对称,实验室光波仪的复现精度为4 × 10-9。
在1983 17国际计量大会上,采用了光速第三米的定义。" 1米是光在真空中299,792,458秒所走的距离。"
子午环弧长用于确定长度单位,我国早已采用。清康熙四十三年(1702),规定子午圈L弧长为200里,L分为1800尺,即1尺等于0。o 1÷子午圈弧长。
中国国务院于1984年颁布的《中华人民共和国(PRC)法定计量单位》规定,从1990年起,所有长度单位均采用国际单位制的单位名称米,日常生活中长期使用的城市尺度予以取消。
米是世界上使用最广泛的长度单位。在国际单位制中,1米等于100厘米,等于1公里的千分之一,即3市英尺或6英尺8英寸。但是,你可能不知道,长度单位米的出现与法国大革命和地球的周长有着密切的关系。现在我们来看看其中隐藏的趣闻。
先说法国资产阶级革命。1791年,具有革命思想的著名科学家拉格朗日被选为法国度量衡委员会主席。在他的全力之下,一个影响了整个世界的长度单位——米浮出了水面。法国有关部门规定,地球通过巴黎的子午线,即子午线长度的四十分之一,定义为1米。通俗地说,l米是地球北极到赤道距离的十分之一,而现在世界各地普遍使用的长度米国际单位就来源于这一规定。
剩下的问题是如何测量地球子午线的长度。虽然我们都知道这是一段艰苦卓绝的漫长旅程,而且绝不能马虎,需要仔细调查。天文学家约瑟夫·德兰布尔和安德烈·尚美毅然接受了这个艰巨的任务。他们约定从巴黎出发,背对着背走,共同完成从敦刻尔克到巴黎再到巴塞罗那的地球子午线测量。德朗布尔,一个有学问的人,从巴黎去了北方;一丝不苟、认真的尚美从巴黎去了南方。一旦到达各自的目的地——敦刻尔克和巴塞罗那,他们就开始测量距离。最后根据实测数据计算出1米的长度。然而,当时的法国正处于资产阶级革命的狂潮中,社会非常混乱。因此,这两位科学家经常冒着被追捕的危险。在巴黎郊外,德兰布雷多次躲避狂热分子的追捕,几次差点被送上断头台。在法西激战中,尚美一度被当作法国间谍拘留。
经过七年的跋涉,德兰布尔和尚美终于在法国南部的要塞卡尔卡松相遇了。当他们带着调查资料回到巴黎时,拿破仑·波拿巴已经成为法国的新统治者,政局平静。因此,巴黎人民可以像欢迎英雄一样欢迎他们。崇尚科学的拿破仑也给了他们很高的评价:“胜利如过眼云烟,但这一成就将永存。”巴黎国际科学委员会还用纯铂制作了一根1米长的金属杆,以纪念两位科学家的探索活动。
法国度量衡委员会采纳了两位科学家的测量结果,用铂铱合金制成了横截面为H形的标准米尺,作为原始仪器保存下来。委员会还决定法国从1812起颁布公制,并从1837起在全国范围内强制执行,使公制率先在法国落地生根。1875,也就是公制诞生80年后,国际度量衡委员会在巴黎开会。法国、德国、美国、俄罗斯等17国政府代表共同签署了公制公约,同意成立国际度量衡局。也公认公制是法国大革命中诞生的最伟大的科学事业,公制被确定为国际标准长度单位,一直沿用至今。
不幸的是,从事测量的天文学家犯了一个小错误,导致1米的长度比定义的长度短了0.02毫米。后来通过精密的卫星测量发现,地球极点到赤道的子午线长度为10002290米,并不是尚美测量的1000000米,即1米的长度标准单位比规定长度短了0.02毫米。著名科普作家肯·阿尔德(Ken Alder)曾在《万物的尺度》(The Measure of Everything)中披露,尚美回到巴黎后发现自己的测量是错误的,因为在两个夏天里,他在同一个地方的测量结果不可能一致。这个错误造成的罪恶感一直萦绕着尚美,让尚美日夜不得安宁,几乎濒临崩溃。为了纠正自己的错误,他再次去野外测量,途中死于疟疾。
肯·阿尔德认为这个误差是由测量仪器表面的轻微磨损造成的。而且,即使没有测量误差,尚美和德兰布尔设定的目标也无法实现,因为他们认为地球是一个规则球体的假设是错误的。地球不是标准的球体,它的表面有起伏。然而,尚美对自己太严格了,于是一场本来可以避免的悲剧发生了。
随着时代的进步,人们意识到基于实物的标准米尺越来越难以满足精确测量的需要,于是一种不会被损坏的天然基准应运而生。在1960 11国际计量大会上,科学界重新定义了水稻。新标准规定,在真空中,氪86(氪的一种同位素)发出的各向同性橙色光的波长是1 m的1,650,763倍,与铂铱合金标准米尺相比,更加准确。1983年,国际计量局将米定义为:光在真空中,299792.458的一秒钟内传播的距离为1米。用自然光波的波长来定义长度的基本单位,不仅使“米”更具有时代性和准确性,也符合科技发展的需要。因此被科学界视为计量史上的里程碑。