長度單位

長度單位

長度單位是指丈量空間距離上的基本單元,是人類為了規範長度而制定的基本單位。其國際單位是“米”(符號“m”),常用單位有毫米(mm)、厘米(cm)、分米(dm)、千米(km)、米(m)、微米(μm)、納米(nm)等等。長度單位在各個領域都有重要的作用 。

基本信息

國際單位

國際單位制中,長度的標準單位是“米”,用符號“m”表示。1960年第十一屆國際計量大會:“米的長度等於氪-86原子的2P和5d能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍” 。通常,“米”一般的定義為:光在真空中於1/299792458 s的時間間隔內所經歷路程的長度。我國採用的長度單位與國際單位制是一致的,即以“米”作為我國法定的長度計量單位。

分類及介紹

常用單位

常用的長度單位有:公里{千米} (km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)、皮米(pm)、飛米(fm)。

(1)公里

公里又稱千米,是個長度單位,縮寫為“km”,通常用於衡量兩地之間的距離。其常用換算關係如下:1千米(公里)= 1,000米(公尺)= 100,000厘米(公分) = 1,000,000毫米(公厘);1.61公里= 1英里。

(2)米

國際單位制的長度單位“米”(meter,metre)起源於法國。1790年5月由法國科學家組成的特別委員會,建議以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位 — 米,1791年獲法國國會批准。為了製造出表征米的量值的基準器,在法國天文學家捷梁布爾和密伸的領導下,於1792~1799年,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毫米短形截面的鉑桿(platinum metre bar),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 。

由於檔案米的變形情況嚴重,於是,1872年放棄了“檔案米”的米定義,而以鉑依合金(90%的鉑和10%的銥)製造的米原器作為長度的單位。米原器是根據“檔案米”的長度製造的,當時共制出了31隻,截面近似呈X形,把檔案米的長度以兩條寬度為6~8微米的刻線刻在尺子的凹槽(中性面)上。1889年在第一次國際計量大會上,把經國際計量局鑑定的第6號米原器(31隻米原器中在0℃時最接近檔案米的長度的一隻)選作國際米原器,並作為長度基準器保存在巴黎國際計量局的地下室中,其餘的尺子作為副尺分發給與會各國。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。

但是使用米原器作為米的客觀標準也存在很多缺點,如材料變形測量精度不高(只能達0.1μm),很難滿足計量學和其他精密測量的需要。另外,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。因此,採用自然量值作為單位基準器的構想一直為人們所嚮往。20世紀50年代,隨著同位素光譜光源的發展。發現了寬度很窄的氪-86同位素譜線,加上干涉技術的成功,人們終於找到了一種不易毀壞的自然標準,即以光波波長作為長度單位的自然基準。

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。中國於1963年也建立了氪-86同位素長度基準。米的定義更改後,國際米原器仍按原規定保存在國際計量局。隨著科學技術的進步,70年代以來,對時間和光速的測定,都達到了很高的精確度。因此,1983年10月在巴黎召開的第十七屆國際計量大會上又通過了米的新定義:“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度”。這樣,基於光譜線波長的米的定義就被新的米定義所替代了。

(3)分米

分米(decimeter或dm)是長度的公制單位之一,1分米相當於1米的十分之一。其常用換算關係如下:1分米 = 0.0001千米(km) = 0.1米(m) =10厘米(cm) = 100毫米(mm)。

(4)厘米

厘米,長度單位;英文:centimetre(s),簡寫(符號)為:cm。有關厘米的單位轉換如下:1厘米 = 10毫米 = 0.1分米 = 0.01米 = 0.00001千米。

(5)毫米

毫米,又稱公厘(或公釐),是長度單位和降雨量單位,符號㎜。1毫米相當於1米的一千分之一(此即為“毫”的字義)。進制關係如下:1毫米=0.1厘米=0.01分米=0.001米=0.000001千米。

(6)微米

微米是長度單位,符號 [micron],讀作[miú]。1微米相當於1米的一百萬分之一(此即為“微”的字義)

(7)納米

納米(符號為nm)是長度單位,原稱毫微米,就是10 米(10億分之一米)。如同厘米、分米和米一樣,是長度的度量單位。相當於4倍原子大小,比單個細菌的長度還要小。單個細菌微生物用肉眼是根本看不到的,用顯微鏡測直徑大約是五微米,也就是五千納米。舉個例子來說,假設一根頭髮的直徑是0.05毫米,把它徑向平均剖成5萬根,每根的厚度大約就是一納米。也就是說,一納米大約就是0.000001毫米,納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是研究結構尺寸在1至100納米範圍內材料的性質和套用。

(8)皮米(pm)

皮米(picometer或pm)是長度單位,1皮米相當於1米的一萬億分之一。有時在原子物理學中稱為微微米(micromicron)。換算關係如下:1皮米=10 米=0.001 納米(nm) =0.000 001 微米(μm)。

天文單位

(1)光年

在天文學中常用“光年”來做長度單位,它是真空狀態下光1年所走過的距離,也因此被稱為光年。1ly = 9.46x10 m,但習慣上說光年是距離單位。另一個常用的長度單位是“ 秒差 ”,它是指周年視差為1秒的距離。1秒差距 = 3.26164光年,此外還有“天文單位”這個常用的長度單位。1天文單位 ≈ 1.496億千米,還有諸如千秒差距、兆秒差距這樣的天文單位,也常用到。

(2)秒差距

秒差距(英文Parsec,縮寫pc)是天文學上的一種長度單位。秒差距是一種最古老的,同時也是最標準的測量恆星距離的方法。它是建立在三角視差的基礎上的。從地球公轉軌道的平均半徑(一個天文單位,AU)為底邊所對應的三角形內角稱為視差。當這個角的大小為1秒時,這個三角形(由於1秒的角的所對應的兩條邊的長度差異完全可以忽略,因此,這個三角形可以想像成直角三角形,也可以想像成等腰三角形)的一條邊的長度(地球到這個恆星的距離)就稱為1秒差距。秒差距主要用於量度太陽系外天體的距離。1 秒差距等於 3.26164光年,或206265天文單位,或30.8568萬億千米。在測量遙遠星系時,秒差距單位太小,常用千秒差距(Kpc)和百萬秒差距(Mpc)為單位。

千秒差距:天文長度單位,縮寫為Kpc,常用。1千秒差距(Kpc)=1000秒差距。

百萬秒差距:天文長度單位,縮寫為Mpc,常用。

吉秒差距:吉秒差距比Mpc還大的單位,天文長度單位,縮寫為Gpc。但較不常用。

(3)天文單位

天文單位(英文:Astronomical Unit,簡寫AU、au 或 ua.)是一個長度的單位,約等於地球跟太陽的平均距離。天文常數之一。天文學中測量距離,特別是測量太陽系內天體之間的距離的基本單位,地球到太陽的平均距離為一個天文單位。一天文單位約等於1.496億千米。1976年,國際天文學聯會把一天文單位定義為一顆質量可忽略、公轉軌道不受干擾而且公轉周期為365.2568983日(即一高斯年)的粒子與一個質量相等約一個太陽的物體的距離。當前被接受的天文單位是149,597,870,691±30米(約一億五千萬公里或9300萬英里)。一個天文單位的距離,相當於地球到太陽的平均距離,約1.496×10 km。

(4)月距

LD≈384402千米,指地球中心與月亮中心之間的平均距離。

(5)地徑

R⊕≈6371千米,指地球半徑的距離。

(6)太米

太米(Terametre,符號Tm,大陸稱太米,台灣稱兆米,又稱垓米)是一個極其罕用的長度單位,1 Tm = 10 米 = 6.7天文單位,在這個數量級的長度,通常使用科學計數法或者其他單位如天文單位來表示。

(7)光分

指光在真空中行走的距離,它是由時間和速度計算出來的,光行走一分鐘的時間叫“一光分”。因為真空中的光速是每秒299,792,458米,所以一光分就等於17987547.5公里。

(8)光秒

光秒,長度單位,指光在真空中行走的距離,它是由時間和速度計算出來的,光行走一秒鐘的距離叫“一光秒”。一光秒接近30萬公里,即3.0×10⁸米。更正式的定義為:在一秒鐘的時間裡,在自由空間以及距離任何引力場或磁場無限遠的地方,一光子所行走的距離。光秒的英文原名light second,來自於中國天文學會天文學名詞審定委員會審定發布的天文學專有名詞中文譯名,是天文學專有名詞。

(9)京米

京米,又稱吉米,是公制的長度單位之一。為10的9次方米,這個單位對於地理學來說太大,但在天文學上偶爾與天文單位一起被用作表示諸如行星及其恆星的距離。

特殊單位

(1)埃格斯特朗

在實際中還經常使用到的一種單位埃格斯特朗(簡稱埃,符號 Å)是一個長度單位。埃格斯特朗這個單位是為了紀念瑞典科學家安德斯·埃格斯特朗而命名的。埃格斯特朗是光譜學的創始人之一,他為太陽光譜的輻射波長製作了譜圖,以10 米為單位。它不是國際制單位,但是可與國際制單位進行換算,即1 Å = 10 米 = 0.1納米。它一般用於原子半徑、鍵長和可見光的波長。譬如,原子的平均直徑(由經驗上的半徑計算得)在0.5埃(氫)和3.8埃(鈾,最重的天然元素)之間。它還被廣泛套用於結構生物學。

(2)普朗克長度( Pl)

有意義的最小可測長度。普朗克長度由引力常數、光速和普朗克常數的相對數值決定,它大致等於1.6x10的-35次方米,即1.6x10 厘米,是一個質子直徑的10 分之一。

(3)絲米

絲米,一種用於計算長度、容量和重量的微小單。十忽為一絲,十絲為一毫。其縮寫為:dmm。1絲米=1/10000米。

(4)忽米

忽米,長度單位,縮寫為:cmm。1忽米=1/100,000米= 10微米= 0.1絲米= 0.01毫米。

(5)飛米

飛米(femtometer或fm)是長度單位,1飛米相當於10的負15次冪米。1飛米-質子(也可能是中子)的細部大約是一個原子核的大小。其常用換算關係如下:1飛米=0.001皮米(pm) =0.000 001納米(nm)

(6)阿米

阿米(attometer 或 am)是長度單位,1阿米相當於10 米。換算關係如下:1阿米=0.001飛米(fm) =0.000 001皮米(pm) =0.000 000 001 納米(nm)。

(7)仄米

仄([zè])米( zepto,音譯“介米”)是一個不常用的單位,1仄米相當於10 米。

(8)麼米

麼米,英文符號ym,也稱為攸米,是公認的最小的長度單位。1麼米為1ym = 10 m = 1.0570x10 光年 =0.001仄米。

換算關係即換算表

中國單位

中國傳統的長度單位有里、丈、尺、寸、尋、仞、扶、咫、跬、步、常、矢、筵、幾、軌、雉、毫、厘、分,等。其基本換算關係如下:

1丈=10尺;1尺=10寸;1寸=10分;1分=10厘;

1丈≈3.33米;1尺≈3.33分米;1寸≈3.33厘米;

1千米(km)=1000米;1米(m)=100厘米;1厘米(cm)=10毫米

1里=150丈=500米;2里=1公里(1000米)。

英制單位

以英國和美國為主的少數歐美國家使用英制單位,因此他們使用的長度單位也就與眾不同,主要有英里、碼、英尺、英寸。

英里(mile):1英里=1760碼=5280英尺=1.609344公里;

碼(yard,yd) :1碼=3英尺=0.9144米;

英尋(f,fath,Fa) :1英尋=2碼=1.8288米;

浪(furlong) :1浪=220碼=201.17米;

英尺(foot,ft,複數為feet) :1英尺=12英寸=30.48厘米;

英寸(inch,in) :1英寸=2.54厘米。


表1 常見的公制、英制長度單位換算表

公里 km.米 m.厘米 cm.英里 mi.海里 kt.碼 yd.英尺 ft.英寸 in.
公里 km. 1 1000 100000 0.621382 0.539611 1093.63 3280.89 39370.7
米 m. 0.001 1 100 0.000621 0.000539 1.09363 3.28089 39.3707
厘米 cm. 0.00001 0.01 1 0.000006 0.000005 0.0109363 0.032808 0.393707
英里 mi. 1.60931 1609.31 160931 1 0.868961 1760 5280 63360
海里 kt. 1.853 1853 185318 1.1508 1 2025.41 6076.21 72914.6
碼 yd. 0.000914383 0.914383 91.4383 0.000568 0.000494 1 3 36
英尺 ft. 0.000304 0.304794 30.4794 0.000189 0.000164 0.333333 1 12
英寸 in. 0.000025 0.025399 2.53995 0.000015 0.000013 0.027777 0.088333 1

表2 用於構成十進倍數和分數單位的詞頭

表示因數 中文詞頭 英文前綴 詞頭符號 表示因數 中文詞頭 英文前綴 詞頭符號
10^24 堯[它] yotta Y 10^-1 deci d
10^21 澤[它] zetta Z 10^-2 centi c
10^18 艾[可薩] exa E 10^-3 milli m
10^15 拍[它] peta P 10^-6 micro μ
10^12 太[拉] tera T 10^-9 納[諾] nano n
10^9 吉[咖] giga G 10^-12 皮[可] pico p
10^6 mega M 10^-15 飛[母托] femto f
10^3 kilo k 10^-18 阿[托] atto a
10^2 hecto h 10^-21 仄[普托] zepto z
10^1 deca da 10^-24 麼[科托] yocto y

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條