米[長度單位]

米[長度單位]

“米”(meter),國際單位制基本長度單位,符號為m。 可用來衡量長、寬、高。 “米”的定義起源於法國。1米的長度最初定義為通過巴黎的子午線上從地球赤道到北極點的距離的千萬分之一,並與隨後確定了國際米原器。隨著人們對度量衡學的認識加深,米的長度的定義幾經修改。 1983年起,米的長度被定義為“光在真空中於1/299 792 458秒內行進的距離”。

基本信息

定義

1米,光在真空中於1/299 792 458秒內行進的距離。

發展歷程

提出

1688年,英國哲學家和教士約翰·威爾金斯(John Wilkins)提出需要一個十進制的標準的長度單位系統。

1675年,義大利科學家提托·李維歐·布拉提尼(Tito Livio Burattini)首次在論文中使用了metro cattolico這個詞,該詞是由希臘語 μέτρον καθολικόν( métron katholikón)衍生而來的,意為"一種通用測量單位"。

1789年法國大革命勝利後,國民公會令法國科學院組織一個委員會來標準的度量衡制度。委員會提議了一套新的十進制的度量衡制度,並建議以通過巴黎的子午線上從地球赤道到北極點的距離的一千萬分之一(即地球子午線的四千萬分之一)作為標準單位。他們將這個單位稱之為 mètre,後來演變為 meter,中文譯成“米突”或“米”。1791年,該方案獲法國國會批准。 1799年12月10日法國通過公制系統,開始正式使用米制。

子午線定義

儘管地球不規則的表面並不是完美的球形,但法國還是採納了這次測量的結果來確定標準米的長度。日後人們發現,由於誤算了地球的扁率而錯算了弧長,第一個存檔米原器的長度比子午線定義的米少1/5毫米。但這個長度還是被當作了標準。也因此,最後地球通過極點的周長要比4千萬米多一點(40,007,863m)。

1875年5月20日由法國政府出面,召開了20個國家政府代表會議,正式簽置了米制公約,公認米制為國際通用的計量單位。同時決定成立國際計量委員會和國際計量局。到1985年10月止,米制公約成員國已有47個。中國於1977年參加。

米原器

1889年的國際米原器 1889年的國際米原器

1792-1799年,在法國天文學家捷梁布爾和密伸的領導下,對法國敦克爾克至西班牙的巴塞隆納進行了測量。1799年根據測量結果製成一根3.5毫米×25毫米短形截面的鉑質原器——鉑桿,以此桿兩端之間的距離定為1米,並交法國檔案局保管,所以也稱為“檔案米”。這就是最早的米定義,而這支米原器一直保存在巴黎檔案局裡。

1889年,在第一次國際計量大會(CGPM)上,把經國際計量局鑑定的第6號米原器(31隻臨時製造的鉑銥合金(90%的鉑和10%的銥)米原器中在0℃時最接近檔案米的長度的一隻)選作國際米原器,並作為世界上最有權威的長度基準器,保存在巴黎國際計量局的地下室中,其餘的原器作為副尺分發給與會各國,成為各國的國家基準。規定在周圍空氣溫度為0℃時,米原器兩端中間刻線之間的距離為1米。1927年第七屆國際計量大會又對米定義作了嚴格的規定,除溫度要求外,還提出了米原器須保存在1標準大氣壓下,並對其放置方法作出了具體規定。

然而實際上米原器給出的長度並不一定正好是1米,由於刻線工藝、材料變形和測量方法等方面的原因,在復現量值時總有一定誤差,約為0.1微米(0.1μm)。此外,萬一米原器損壞,複製將無所依據,特別是複製品很難保證與原器完全一致,給各國使用帶來了困難。

光譜定義

19世紀末,科學家在實驗中找到了自然鎘(Cd)的紅色譜線,具有非常好的清晰度和復現性,在15攝氏度的乾燥空氣中,其波長等於y=6438.4696×10 米。1927年國際協定,決定用這條譜線作為光譜學的長度標準,並確定1米=1553164.13y Cd,人們第一次找到了可用來定義米的非實物標準。

科學家繼續研究,後來又發現氪( Kr)的橙色譜線比鎘紅線還要優越。1960年,在第十一屆國際計量大會(CGPM)上,決定用氪( Kr)橙線代替鎘紅線,並決定把米的定義改為:“米的長度等於氪-86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍”。這一自然基準,性能穩定,沒有變形問題,容易復現,而且具有很高的復現精度,相對誤差不超過4×10 ,相當於在1千米長度測量中不差4微米。

20世紀60年代以後,由於雷射的出現,人們又找到了一種更為優越的光源,用雷射代替氪譜線,可以使長度測量得更為準確。只要確定某一時間間隔,就可從光速與這一時間間隔的乘積定義長度的單位。

最終定義

20世紀70年代,光速的測定已非常精確。1983年國際度量衡大會(CGPM)重新制定米的定義,“光在真空中行進1/299 792 458秒的距離”為一標準米。

單位換算

米的各級單位

米的各級單位
單位名稱符號數值單位名稱符號數值
分米dm10m十米dam10m
厘米cm10m百米hm10m
毫米mm10m千米km10m
微米μm10m兆米Mm10m
納米nm10m吉米Gm10m
皮米pm10m太米Tm10m
飛米fm10m拍米Pm10m

註:米又稱“公尺”,千米又稱“公里”,分米又稱“公寸”,厘米又稱“公分”,毫米又稱“公厘”,飛米又稱“費密(fermi)”。

換算關係參考:《現代漢語詞典(第五版)》。

非法定計量單位

米與非法定計量單位間的換算
單位名稱符號1非法定計量單位與米換算1米與非法定計量單位換算
市里-5002×10
市引-33.333 330.03
市丈-3.333 330.3
市尺-0.333 333
市寸-0.033 3330
市分-0.003 33300
市厘-0.000 333000
英里mi1 609.3440.621 4×10
yd0.914 41.093 61
英尺ft0.304 83.280 84
英寸in0.025 439.370 08
Å1010
天文單位AU149 597 870 700-
光年l.y.9 460 730 472 580 800-

換算關係參考:《現代漢語詞典(第五版)》、國際天文學聯合會公報。

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