რა არის მეტრული მასშტაბი?

თუ თქვენ შეერთებულ შტატებში ცხოვრობთ, შეიძლება მოგეტევოთ გაზომვის მეტრული სისტემის არც ისე მკაფიოდ გააზრება, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც Système Internationale (SI). შეერთებული შტატები მხოლოდ ერთია იმ სამ ქვეყანას შორის, რომლებიც კვლავ იყენებენ საიმპერატორო სისტემას და ბრიტანეთის ერთეულების დაცვა არის ერთადერთი მიზეზი, რომ ეს სისტემა არ არის მოძველებული.

მეტრული სისტემა, რომელიც თქვენ შეგიძლიათ დაახასიათოთ, როგორც მრიცხველის მასშტაბი, წარმოიშვა საფრანგეთში, რომლის მთავრობამ ის 1795 წელს მიიღო. მიუხედავად იმისა, რომ თითქმის 200 წელი დასჭირდა, ინგლისელებმა საბოლოოდ იგივე გააკეთეს, რასაც მოჰყვა პრაქტიკულად ყველა სხვა ქვეყანა, მათ შორის ორი უახლოესი მეზობელი და ყველაზე მნიშვნელოვანი სავაჭრო პარტნიორი შეერთებული შტატები, კანადა და მექსიკა

გასაკვირია, რომ ამჟამად ბრიტანეთში გამოყენებული ზოგიერთი გაერთიანებული ერთობა ინგლისის მთავრობის მიერ 1824 წელს მიღებული კი არ არის, არამედ მოძველებულია, რომლებიც იმ დროს ინგლისელებმა უარი თქვეს.

მეცნიერები, ვაჭრები და მთავრობები ამჯობინებენ მეტრულ სისტემას კარგი მიზეზების გამო. მაგალითად, მას მხოლოდ შვიდი ძირითადი ერთეული აქვს, საიდანაც ყველა დანარჩენია მიღებული. იგი იყენებს 10 – ს და არა 12 – ს, ხოლო ფუნდამენტური ერთეული, მრიცხველი დაფუძნებულია ფიზიკურ სტანდარტზე, რომლის გადამოწმება ყველგან შეიძლება.

მეტრული სისტემის მამა იყო საეკლესიო მოადგილე, რომელიც 1618–1694 წლებში საფრანგეთში, ლიონში ცხოვრობდა. გაბრიელ მუტონს დოქტორის წოდება ჰქონდა თეოლოგიაში, მაგრამ ის ასევე იყო აქტიური მეცნიერი და ასტრონომი. მის მიერ შემოთავაზებულ გაზომვის სისტემას, რომელიც ეფუძნება ათობითი წილადებს, მხარი დაუჭირეს მნათობებმა, როგორიცაა ფიზიკოსი კრისტიან ჰიუგენსი და მათემატიკოსი გოტფრიდ ვილჰელმ ფონ ლაიბნიცი, და ის შეისწავლა სამეფო Საზოგადოება. ამასთან, ასი წელი დასჭირდა, რომ მეცნიერებმა სისტემა დახვეწეს და საფრანგეთის მთავრობა დაითანხმოთ მის მიღებაში.

მუტონის მიერ შემოთავაზებული ძირითადი ერთეული იყომილიარე, რომელიც განისაზღვრა სიგრძის ერთი წამი დედამიწის ზედაპირზე ეკვატორზე. ეს იყოფა 10-ით გაყოფით ისეთ ქვედანაყოფებად, როგორიცააცენტურია, დეკურიადაქალწული.მიუხედავად იმისა, რომ არცერთი ამ ერთეულის გამოყენება არ დასრულებულა, მეცნიერებმა გაითვალისწინეს მუტონის ძირითადი იდეა გაზომვის სისტემის გეოფიზიკურ სტანდარტზე დაფუძნების შესახებ.

როდესაც საფრანგეთის მთავრობამ პირველად მიიღო მეტრული სისტემა, მრიცხველი გახდა ძირითადი ერთეული. ეს სიტყვა მომდინარეობს ბერძნული სიტყვიდანმეტრონი, რაც ნიშნავს "გაზომვას", და იგი თავდაპირველად განისაზღვრა, როგორც ეკვატორსა და ჩრდილო პოლუსს შორის პარიზის გავლით გატარებული მერიდიანის მანძილიდან ერთი ასი მემილიონე.

წლების განმავლობაში დეფინიცია შეიცვალა და დღეს იგი განისაზღვრება, რომ მანძილი სინათლე ვაკუუმში გადის ზუსტად 1/299792458 წამში. ეს განმარტება ემყარება სინათლის სიჩქარეს, რაც ზუსტად 299,792,458 მეტრია წამში.

მეტრული სისტემა აღრიცხავს სიგრძის ყველა გაზომვას მეტრებში, მეტრის წილადებად ან მეტრზე ნამრავლზე, რითაც თავიდან აიცილებთ მრავალი ერთეულის საჭიროებას, როგორიცაა ინჩი, ფუტი და მილი. SI სისტემაში, 1000-ის ყოველ დანამატს, რომელიც გაზომვის ათეულში გადაადგილდება სამი ადგილიდან მარჯვნივ ან მარცხნივ, აქვს პრეფიქსი. გარდა ამისა, არსებობს პრეფიქსი ერთი მეათედი და მეასედი, ასევე 10 და 100.

თუ თქვენ გაზომავთ მანძილებს ქალაქებს შორის, თქვენ არ გაქვთ გამოხატული ისინი ათასობით მეტრში. შეგიძლიათ გამოიყენოთ კილომეტრი. ანალოგიურად, ატომური მანძილის გაზომვის მეცნიერებს არ უწევთ მათი გამოხატვა მილიარდობით მეტრში. მათ შეუძლიათ გამოიყენონ ნანომეტრი. პრეფიქსების სია შეიცავს შემდეგს:

• 10¹⁸ მეტრი: გამომცდელი (Em) 10 ⁻¹⁸ მეტრი: ატომეტრი (ვარ)
• 10¹⁵ მეტრი: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ მეტრი: ფემტომეტრი (fm)
• 10¹² მეტრი: ტერმეტრი (Tm) 10 ⁻¹² მეტრი: პიკომეტრი (შუადღე)
• 10⁹ მეტრი: გიგამეტრი (გმ) 10 ⁻⁹ მეტრი: ნანომეტრი (ნმ)
• 10⁶ მეტრი: მეგამეტრი (მმ) 10 ⁻⁶ მეტრი: მიკრომეტრი (მკმ)
• 10³ მეტრი: კილომეტრი (კმ) 10 ⁻³ მეტრი: მილიმეტრი (მმ)
• 10² მეტრი: ჰექტომეტრი (ჰმ) 10 ⁻² მეტრი: სანტიმეტრი (სმ)
• 10¹ მეტრი: დეკამეტრი (კაშხალი) 10 ⁻¹ მეტრი: დეციმეტრი (დმ)

ეს პრეფიქსი გამოიყენება მთელ გაზომვის სისტემაში. ისინი ვრცელდება მასის ერთეულზე (გრამზე), დროზე (წამში), ელექტროენერგიაზე (ამპერებში), შუქმფენი (კანდელა), ტემპერატურაზე (კელვინები) და მატერიის რაოდენობაზე (მოლებზე).

სიგრძის გაზომვისას თქვენ გაზომავთ ერთ განზომილებაში. გაზომეთ ორი განზომილებაზე, რომ განსაზღვროთ ფართობი და ერთეულები იქნება კვადრატული მეტრი. დაამატეთ მესამე განზომილება და თქვენ გაზომავთ მოცულობას კუბურ მეტრში. თქვენ ვერ გააკეთებდით ამ მარტივ პროგრესირებას ბრიტანული ერთეულების გამოყენებისას, რადგან ბრიტანულ სისტემას აქვს სამივე რაოდენობის სხვადასხვა ერთეული და სიგრძეზე ერთზე მეტიც აქვს.

კვადრატული მეტრი არ არის განსაკუთრებით სასარგებლო ერთეულები მცირე ზომის, მაგალითად მზის უჯრედის ზედაპირის გასაზომად. მცირე ფართობებისთვის ჩვეულებრივია კვადრატული მეტრის კვადრატულ სანტიმეტრზე გადაყვანა. დიდი ტერიტორიებისთვის, კვადრატული კილომეტრი უფრო სასარგებლოა. გარდაქმნის ფაქტორებია 1 კვადრატული მეტრი = 10⁴ კვადრატული სანტიმეტრი = 10 ⁻⁶ კვადრატული კილომეტრია.

SI სისტემაში მოცულობის გაზომვისას, ლიტრი უფრო სასარგებლო ერთეულია, ვიდრე კუბური მეტრი, ძირითადად იმიტომ, რომ კუბური მეტრი ძალიან დიდია ასატანად. ლიტრი განისაზღვრება როგორც 1000 კუბური სანტიმეტრი (რომელსაც ასევე უწოდებენ მილილიტრს), რაც მას უდრის 0,001 კუბურ მეტრს.

მრიცხველის გარდა, მეტრული სისტემა განსაზღვრავს მხოლოდ ექვს სხვა ერთეულს, და ყველა სხვა ერთეული გამომდინარეობს აქედან. სხვა ერთეულებს შეიძლება ჰქონდეს სახელები, მაგალითად, ნიუტონი (ძალა) ან ვატი (სიმძლავრე), მაგრამ ამ წარმოდგენილ ერთეულებს ყოველთვის შეიძლება გამოხატავდნენ ფუნდამენტური თვალსაზრისით. ექვსი ფუნდამენტური ერთეულია:

• ​მეორე​

–

ეს არის დროის ერთეული. ადრე იგი ეფუძნებოდა დღის ხანგრძლივობას, მაგრამ ახლა, როცა ვიცით, რომ დღე 24 საათზე ნაკლებია, საჭიროა უფრო ზუსტი განმარტება. წამის ოფიციალური განმარტება ახლა ემყარება ცეზიუმ -133 ატომის ვიბრაციებს.

• ​კილოგრამი (კგ)​

–

სისტემაში მასის ერთეული, რომელიც იყენებს მრიცხველის გაზომვას არის კილოგრამი. რადგან ეს არის 1000 გრამი, ის არ ჩანს ფუნდამენტური ერთეული, მაგრამ გრამი გამოდგება მხოლოდ სანტიმეტრის სიგრძის გაზომვისას. სისტემას, რომელიც იზომება მეტრით, კილოგრამებით და წამით, ეწოდება MKS სისტემა. ის, რომელიც იზომება სანტიმეტრებში, გრამებსა და წამებში არის CGS სისტემა.

• ​კელვინი (K)​

–

იმის საწინააღმდეგოდ, რასაც თქვენ მოელით, SI სისტემაში ტემპერატურა არ იზომება ცელსიუსის მასშტაბით, თუმცა ქვეყნები, რომლებიც იყენებენ მეტრულ სისტემას, ტემპერატურის გაზომვას გრადუს ცელსიუსით ახდენენ. ისინი ასე იქცევიან, რადგან გარდასახვა ძალიან მარტივია. გრადუსი იგივე ზომაა, ხოლო 0 გრადუსი ცელსიუსის ტემპერატურა 273,15 კელვინს შეესაბამება. ცელსიუსის კელვინად გადასაყვანად უბრალოდ დაამატეთ 273.15.

• ​ამპერი (A)​

–

ელექტრული დენის ერთეული განსაზღვრავს ელექტრული მუხტის ოდენობას გამტარში წამში ერთ წერტილში. იგი განისაზღვრება, როგორც ერთი კულონი, რომელიც არის 6.241 × 10¹⁸ ელექტრონები, წამში.

• ​მოლი (მოლი)​

- ეს არის ატომების რაოდენობის გაზომვა რომელიმე კონკრეტული ნივთიერების ნიმუშში. ერთი მოლი არის ნახშირბად -12 ნიმუშის ატომების რაოდენობა 12 გრამში (0,012 კგ).

• ​კანდელა (cd)​

–

ეს დანადგარი თარიღდება იმ დროიდან, როდესაც სანთლები უზრუნველყოფდნენ ერთადერთ ხელოვნურ განათებას. ეს იყო ერთი სანთლით ერთ სტერადიანში განათების ოდენობა, მაგრამ თანამედროვე განმარტება ცოტა უფრო რთულია. ერთი კანდელა განისაზღვრება, როგორც მოცემული წყაროს შუქის ინტენსივობა, რომელიც ასხივებს მონოქრომატულ სინათლეს 5,4 x 10 სიხშირეზე.¹⁴ ჰერცი და გამოსხივების ინტენსივობა 1/683 ვატი თითო სტერადიანზე. სტერადიანი არის სფეროს წრიული განივი, რომელსაც აქვს ფართობი სფეროს რადიუსის კვადრატის ტოლი.

მეტრულ სისტემას აქვს 22 დასახელებული ერთეული, რომლებიც შვიდი ფუნდამენტურიდან მომდინარეობს. ამათ უმეტესობა, მაგრამ არა ყველა, დასახელებულია გამოჩენილი მეცნიერების სახელით, რომლებმაც მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანეს იმ სფეროში, სადაც ეს ერთეულებია მნიშვნელოვანი. მაგალითად, ძალის განყოფილებას სერ ისააკ ნიუტონის სახელი მიენიჭა, რომელმაც საფუძველი ჩაუყარა მექანიკას, დანარჩენი და მოძრავი სხეულების შესწავლას. კიდევ ერთი მაგალითია ელექტრული სიმძლავრის განყოფილება, ფარადი, რომელსაც მიქელ ფარადეის სახელს უწოდებენ, რომელიც ელექტრომაგნეტიზმის შესწავლის პიონერია.

მიღებული ერთეულები შემდეგია:

• ძალანიუტონი (N)მ კგ

ს ⁻² წნევა / სტრესიპასკალი (პა)მ ⁻¹ კგ წმ ⁻² ენერგია / სამუშაოჯოული (J)მ² კგ წმ ⁻² სიმძლავრე / გამოსხივებული ნაკადივატი (W)მ² კგ წმ ⁻³ Ელექტრული მუხტიკულონი (C)ა ელექტრო პოტენციალივოლტი (V)მ² კგ წმ ⁻³ ა ⁻¹ ტევადობაფარად (F)მ ⁻²კგ ⁻¹ს⁴ა² ელექტრო წინააღმდეგობაომი (Ω)მ²კგ წმ ⁻³ა ⁻² ელექტროგამტარობაsiemens (S)მ ⁻² კგ ⁻¹ ს³ ა² მაგნიტური ნაკადივებერი (Wb)მ² კგ წმ ⁻²ა ⁻¹ მაგნიტური ნაკადის სიმკვრივეტესლა (T)კგ წმ ⁻²ა-¹ ინდუქციაჰენრი (H)მ²კგ წმ ⁻²ა ⁻² ტემპერატურაცელსიუსი (° C)კ

− 273.15 შუქმფენი ნაკადისანათური (ლმ)მ²მ ⁻²cd = cd განათება (lx)ლუქსი (lx)მ²მ ⁻⁴cd = მ ⁻²cd რადიოაქტიური აქტივობაბეკერელი (Bq)ს ⁻¹ აბსორბირებული დოზანაცრისფერი (Gy)მ²ს ⁻² დოზის ექვივალენტიsievert (სვ)მ²ს ⁻² კატალიზური აქტივობაკატალი (კატ)ს ⁻¹ მოლი თვითმფრინავის კუთხერადიანი (რად)მ მ ⁻¹ = 1 მყარი კუთხესტერადიანი (sr)მ²მ ⁻² = 1

ინგლისურ სისტემასთან შედარებით, რომელიც ინგლისურ ბაზარზე შექმნილი ერთეულების ჰოჯოპოდია, მეტრული სისტემა ელეგანტური, ზუსტი და უნივერსალური ფიზიკური სტანდარტების საფუძველზე.

ეს რაღაც საიდუმლოა, თუ რატომ გამოიყენება ინგლისურენოვანი სისტემა შეერთებულ შტატებში, განსაკუთრებით ამის გათვალისწინებით კონგრესმა 1975 წელს მიიღო მეტრული კონვერტაციის აქტი, რათა კოორდინაცია გაუწიოს მეტრული სისტემის მზარდ გამოყენებას ქვეყანა შეიქმნა მეტრიკის საბჭო, ხოლო სამთავრობო უწყებებს მოეთხოვებოდათ მეტრიკული სისტემის გამოყენება. პრობლემა ისაა, რომ გადაკეთება ნებაყოფლობითი იყო ფართო საზოგადოებისათვის და უმეტესობა უბრალოდ უგულებელყოფდა საბჭოს, რომელიც 1982 წელს დაიშალა.

შეიძლება ითქვას, რომ შეერთებულ შტატებში ინგლისური სისტემის მუდმივი გამოყენების ერთადერთი მიზეზი ჩვევის ძალაა. ეს სიმართლეა, რომ ძველი ჩვევები მძიმედ კვდება, მაგრამ იმის გათვალისწინებით, რომ მეტრული სისტემა ელეგანტურობას წარმოადგენს და ის ფაქტი, რომ ახლა მთელი მსოფლიო იყენებს მას, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ვინც იყენებს ინგლისურ სისტემას, ბევრს გააგრძელებს ამას აღარ

ცვლილება შეიძლება საშიში ჩანდეს, მაგრამ მეტრული სისტემა მეცნიერებმა შექმნეს ისე, რომ გამოსაყენებელი იყოს მარტივი და ეს სარგებელი აღემატება ტრადიციის ჯიუტი დაცვას.