ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Обзор основных характеристик различных систем едиВнесистемные единицы из "Единицы физических величин и их размерности " Иначе обстоит дело, когда основные единицы выбираются с целью построения возможно более универсальной системы, которая была бы пригодна для разнообразных физических и технических измерений. Величины, единицы которых определяются как основные, должны отражать наиболее общие свойства материи. Вряд ли имеет смысл выбирать в качестве основных единицы каких-либо частных, специфических величин, таких, нанример, как коэффициент поверхностного натяжения, удельное сопротивление или теплоемкость. [c.37] Поскольку фор.м.ой-..сущестаования --Всех видав- мате -рии является пространство — время, естественно включить в число основных единицы протяженности и времени. Здесь уместно сделать следующее замечание. Хотя с точки зрения теории относительности длины отрезков и промежутков времени утратили свою абсолютность, поскольку они зависят от относительного движения систем координат, они сохранили свою объективность, подобно тому как в обычной геометрии проекции отрезка на координатные оси, будучи относительными т. е. зависящими от системы координат), тем не менее остаются объективными. Эти соображения позволяют нам без всяких оговорок включить в число основных единицы длины и времени. То же в полной мере относится и к третьей величине — массе, единицы которой во всех системах, за исключением одной (МКГСС), также выбираются в качестве основных. [c.37] Система, построенная на единицах этих трех величин, была предложена Гауссом и названа абсолютной системой. [c.37] считая абсолютной любую систему, имеющую некоторое ограниченное число основных единиц и включающую в себя в качестве производных все остальные единицы из области геометрии, механики, электричества и электромагнетизма. В настоящее время уже совсем не пользуются названием абсолютная система , тем более, что, как мы видели, нет никакого критерия, который позволил бы, исходя из принципиальных соображений, отдать предпочтение какой-либо определенной системе и присвоить ей столь обязывающее название. [c.38] Система, построенная на трех основных единицах, могла бы, разумеется, быть применена для любых других, в частности тепловых и световых, измерений, для чего следовало связать определяющими соотношениями соответствующие величины. Например, не составило бы труда сделать температуру производной величиной, используя ее связи с другими физическими величинами, такими, как средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа, плотность теплового излучения абсолютно черного тела и т. п. Однако чрезвычайно широкое распространение, которое имеет в науке, технике и повседневной жизни температура, делает практически целесообразным выделение ее в число основных величин. В светотехнике существенными являются величины, характеризующие субъективное восприятие света (сила света, освещенность, яркость). Поэтому использование при определении этих величин только энергетических параметров лишит их важнейшего качества — характеристики воздействия на наше зрение. [c.38] Несколько особняком стоит вопрос о включении в число основных единицы одной из электрических или магнитных величин. Здесь существенную роль сыграло широкое распространение так называемых практических единиц (вольт, ампер, ом, джоуль, ватт и т. д.). Вначале эти единицы не образовывали стройной системы и даже не могли быть применены для решения задач о взаимодействии электрических зарядов или токов. [c.38] После ряда дискуссий, исходя из метрологических соображений, приняли решение в качестве четвертой основной единицы установить единицу силы тока (ампер). Важное требование, которому должны удовлетворять основные единицы, — это возможность сохранения постоянства единицы, ее воспроизведения, а в случае утраты и восстановления. Само собой разумеется, что должна быть обеспечена возможно более высокая точность, с которой могут сравниваться образцы данной единицы, изготовленные в разных местах. Ведь последующие измерения всех производных величин, опирающиеся на значения основных единиц, всегда будут иметь точность не большую, чем эти последние. Очень важно также иметь возможность сравнивать между собой результаты измерений, произведенных с использованием разных единиц. Для этого необходимо знать соотношение между единицами, применяемыми в разных странах (а иногда и в городах), или, что еще лучше, иметь везде одинаковые единицы. Осуществить такое единство лучше всего, если попытаться связать основные единицы с величинами, встречающимися в природе. [c.39] Одновременно с метром была введена единица веса— килограмм, определенная вначале как вес кубического дециметра воды при 4 °С. Подобно тому как для сохранения метра была изготовлена образцовая линейка, так и для сохранения килограмма была изготовлена образцовая гиря — прототип килограмма ). [c.40] В качестве единицы времени была узаконена секунда, определенная как 1/86 400 средних солнечных суток. [c.40] Повышение точности измерений, связанное с развитием измерительной техники, позволило, однако, обнаружить, что между выбранными единицами и изготовленными для них прототипами существует хотя и небольшое, но вполне измеримое расхождение. Исключение составила лишь секунда, которая, благодаря высокой точности астрономических измерений, оставалась практически неизменной и требовала лишь уточнения самой формулировки. [c.40] В связи с этим встал вопрос о том, изготовить ли новые прототипы или примириться с имеющимся расхождением и принять в качестве законных единиц меры, определяемые существующими прототипами. Помимо того, что изменение последних само по себе представило бы огромные затруднения и неудобства, не было гарантии, что новое уточнение не потребует их нового изменения. Поэтому было решено зафиксировать прототипы как основные эталоны единиц этих величин. [c.40] Определение секунды также несколько уточнилось, так как повышение точности измерения времени позволило установить некоторое непостоянство средних суток. В основу нового определения секунды был принят так называемый тропический год — промежуток времени между двумя весенними равноденствиями. Согласно этому определению секунда есть 1/31 556 925,9747 часть тропического года, начавшегося в 12 часов дня 31 декабря 1899 г. ). Указание на определенный год имеет целью учесть тот факт, что сам тропический год уменьшается примерно на 0,5 секунды за столетие. [c.42] Развитие молекулярной и атомной радиоспектроскопии дало возможность достаточно точно связать единицы времени с периодом колебаний, соответствующим какой-либо определенной спектральной линии. Поэтому решением ХП1 Генеральной конференции по мерам и весам (1967 г.) было дано новое определение секунды, согласно которому секунда есть продолжительность 9192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома 1Сз (изотопа цезия с массовым числом 133). [c.42] Заметим при этом, что и единицу массы в принципе можно было бы определить не массой эталонной гири, а связать ее с массой какой-либо атомной частицы (например, нейтрона). К сожалению, в настоящее время точность определения атомных масс уступает точности измерения массы путем взвешивания. [c.42] В 1919 г. во Франции была принята система МТС, в которой за единицу махсь1 принималась тонна 0000 килограммов). Одно время эта система усиленно пропагандировалась и даже была узаконена соответствующими стандартами. Однако распространения она не получила и в настоящее время практически полностью вышла нз употребления, за исключением некоторых ее единиц, применяемых уже вне связи с системой. [c.43] Вначале система, построенная на основных единицах метре, килограмме, секунде и ампере, ограничивалась только геометрическими, механическими, электрическими и магнитными измерениями. Для обозначения системы в разное время применялись символы МКСМ и МКСА. [c.44] Международная система все более широко распространяется во многих странах, в том числе и в СССР, где она согласно ГОСТ 9867—61 определена как предпочтительная во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при преподавании . [c.45] Вернуться к основной статье