Hva er den metriske skalaen?

Hvis du bor i USA, kan du bli tilgitt for å ha en mindre enn klar forståelse av det metriske målesystemet, også kjent som Système Internationale (SI). USA er et av bare tre land som fremdeles bruker det keiserlige systemet, og dets overholdelse av britiske enheter er den eneste grunnen til at systemet ikke er foreldet.

Det metriske systemet, som du kan karakterisere som målestokken, stammer fra Frankrike, hvis regjering vedtok det i 1795. Selv om det tok nesten 200 år, gjorde etter hvert britene det samme, etterfulgt av praktisk talt alle andre land, inkludert de to nærmeste naboene og de viktigste handelspartnerne i USA, Canada og Mexico.

Utrolig nok er noen av de britiske enhetene som for tiden er i bruk i USA ikke engang de som ble vedtatt av den britiske regjeringen i 1824, men foreldede som britene kastet på den tiden.

Forskere, kjøpmenn og regjeringer foretrekker det metriske systemet av gode grunner. For eksempel har den bare syv grunnleggende enheter, som alle andre kommer fra. Den bruker trinn på 10 i stedet for 12, og den grunnleggende enheten, måleren, er basert på fysisk standard som kan verifiseres hvor som helst.

Faren til det metriske systemet var en kirkeprest som bodde i Lyons, Frankrike fra 1618 til 1694. Gabriel Mouton hadde en doktorgrad i teologi, men han var også en aktiv forsker og astronom. Hans forslag om et målesystem basert på desimalfraksjoner ble støttet av armaturer som fysikeren Christiaan Huygens og matematikeren Gottfried Wilhelm von Leibniz, og den ble studert av Royal Samfunn. Det tok imidlertid hundre år for forskere å foredle systemet og overtale Frankrikes regjering til å vedta det.

Den grunnleggende enheten som Mouton foreslo varmilliare, som ble definert til å være ett sekund av lengdegrad på jordoverflaten ved ekvator. Dette ble delt inn av inndeling av 10 i slike underenheter somcenturia, decuriaogvirga.Selv om ingen av disse enhetene endte med å bli brukt, tok forskerne Moutons grunnleggende idé om å basere målesystemet på en geofysisk standard.

Da den franske regjeringen først vedtok det metriske systemet, ble måleren baseenheten. Ordet kommer fra det greske ordetmetron, som betyr "å måle", og det ble opprinnelig definert som en ti milliondel av avstanden mellom ekvator og Nordpolen langs en meridian som passerer gjennom Paris.

Definisjonen har endret seg gjennom årene, og i dag er den definert som avstanden lyset beveger seg gjennom et vakuum på nøyaktig 1/299792458 sekunder. Denne definisjonen er basert på lysets hastighet, som er nøyaktig 299.792.458 meter per sekund.

Det metriske systemet registrerer alle lengdemålinger i meter, brøkdeler av meter eller multipler av meter, og unngår dermed behovet for flere enheter, for eksempel inches, fot og miles. I SI-systemet har hvert trinn på 1000 som flytter desimalen til en måling tre steder til høyre eller venstre, et prefiks. I tillegg er det prefikser for en tidel og en hundredel, så vel som for 10 og 100.

Hvis du måler avstandene mellom byene, har du ikke uttrykt dem i tusenvis av meter. Du kan bruke kilometer. På samme måte trenger forskere som måler atomavstander ikke å uttrykke dem i milliarddeler av en meter. De kan bruke nanometer. Listen med prefikser inneholder følgende:

• 10¹⁸ meter: sensor (Em) 10 ⁻¹⁸ meter: attometer (am)
• 10¹⁵ meter: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ meter: femtometer (fm)
• 10¹² meter: terameter (Tm) 10 ⁻¹² meter: pikometer (pm)
• 10⁹ meter: gigameter (Gm) 10 ⁻⁹ meter: nanometer (nm)
• 10⁶ meter: megameter (Mm) 10 ⁻⁶ meter: mikrometer (µm)
• 10³ meter: kilometer (km) 10 ⁻³ meter: millimeter (mm)
• 10² meter: hektometer (hm) 10 ⁻² meter: centimeter (cm)
• 10¹ meter: dekameter (dam) 10 ⁻¹ meter: desimeter (dm)

Disse prefiksene brukes i hele målesystemet. De gjelder masseenheter (gram), tid (sekunder), elektrisk strøm (ampere), lysstyrke (candela), temperatur (kelvin) og mengde materie (mol).

Når du måler lengde, måler du i en dimensjon. Utvid målene dine til to dimensjoner for å bestemme arealet, og enhetene vil være kvadratmeter. Legg til en tredje dimensjon, og du måler volumet i kubikkmeter. Du kunne ikke gjøre denne enkle progresjonen når du bruker britiske enheter, fordi det britiske systemet har forskjellige enheter for alle de tre mengdene, og til og med har mer enn en lengdenhet.

Kvadratmeter er ikke spesielt nyttige enheter for måling av små områder, for eksempel overflaten til en solcelle. For små områder er det vanlig å konvertere kvadratmeter til kvadratcentimeter. For store områder er kvadratkilometer mer nyttig. Konverteringsfaktorene er 1 kvadratmeter = 10⁴ kvadratcentimeter = 10 ⁻⁶ kvadratkilometer.

Når du måler volum i SI-systemet, er liter mer nyttige enheter enn kubikkmeter, mest fordi en kubikkmeter er for stor til å bære. En liter er definert som 1000 kubikkcentimeter (som også kalles milliliter), noe som gjør den lik 0,001 kubikkmeter.

I tillegg til måleren definerer det metriske systemet bare seks andre enheter, og alle andre enheter er avledet fra disse. De andre enhetene kan ha navn, en slik newton (kraft) eller watt (kraft), men disse avledede enhetene kan alltid uttrykkes i form av de grunnleggende. De seks grunnleggende enhetene er:

• ​Den / de andre​

–

Dette er enheten for tid. Det pleide å være basert på lengden på en dag, men nå som vi vet at en dag faktisk er mindre enn 24 timer, er det nødvendig med en mer presis definisjon. Den offisielle definisjonen av et sekund er nå basert på vibrasjonene i cesium-133-atomet.

• ​Kilo (kg)​

–

Enheten for masse i systemet som bruker måleren er kilo. Fordi dette er 1000 gram, ser det ikke ut til å være en grunnleggende enhet, men grammet er bare nyttig når man måler lengden i centimeter. Systemet som måler i meter, kilo og sekunder kalles MKS-systemet. Den som måler i centimeter, gram og sekunder er CGS-systemet.

• ​Kelvin (K)​

–

I motsetning til hva du kan forvente, måles temperaturen ikke på Celsius-skalaen i SI-systemet, selv om land som bruker det metriske systemet, har en tendens til å måle temperaturen i grader Celsius. De gjør det fordi konverteringen er så enkel. Gradene er like store, og en temperatur på 0 grader Celsius tilsvarer 273,15 Kelvin. For å konvertere Celsius til Kelvin, er det bare å legge til 273.15.

• ​Ampere (A)​

–

Enheten med elektrisk strøm definerer mengden elektrisk ladning som passerer et punkt i en leder på ett sekund. Det er definert som en coulomb, som er 6,241 × 10¹⁸ elektroner, per sekund.

• ​Føflekken (mol)​

- Dette er et mål på mengden antall atomer i en prøve av et bestemt stoff. En mol er antall atomer i 12 gram (0,012 kg) av en prøve av karbon-12.

• ​The Candela (CD)​

–

Denne enheten dateres tilbake til dagene da stearinlys ga den eneste kunstige belysningen. Det var mengden belysning som ble gitt i en steradian av et enkelt lys, men den moderne definisjonen er litt mer kompleks. Én candela er definert som lysstyrken til en gitt kilde som avgir monokromatisk lys med en frekvens på 5,4 x 10¹⁴ Hertz og med en strålende intensitet på 1/683 watt per steradian. En steradian er et sirkulært tverrsnitt av en kule som har et område som er lik kvadratet av kuleens radius.

Det metriske systemet har 22 navngitte enheter som er avledet fra de syv grunnleggende enhetene. De fleste, men ikke alle, er oppkalt etter fremtredende forskere som ga betydelige bidrag til det feltet enhetene er relevante. Enheten for styrke er for eksempel oppkalt etter Sir Isaac Newton, som la grunnlaget for mekanikk, studiet av legemer i ro og i bevegelse. Et annet eksempel er enheten for elektrisk kapasitans, farad, som er oppkalt etter Micheal Faraday, en pioner innen studiet av elektromagnetisme.

De avledede enhetene er som følger:

• MaktNewton (N)m kg

s ⁻² Trykk / stresspascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energi / arbeidjoule (J)m² kg s ⁻² Kraft / strålingsstrømwatt (W)m² kg s ⁻³ Elektrisk ladningcoulomb (C)s A Elektrisk potensialvolt (V)m² kg s ⁻³ EN ⁻¹ Kapasitansfarad (F)m ⁻²kg ⁻¹s⁴EN² Elektrisk motstandohm (Ω)m²kg s ⁻³EN ⁻² Elektrisk ledningsiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ EN² Magnetisk strømningweber (Wb)m² kg s ⁻²EN ⁻¹ Magnetisk flytdensitettesla (T)kg s ⁻²EN-¹ Induktanshenry (H)m²kg s ⁻²EN ⁻² TemperaturCelsius (° C)K

− 273.15 Lysstrømlumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Belysning (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Radioaktiv aktivitetbecquerel (Bq)s ⁻¹ Absorbert dosegrå (Gy)m²s ⁻² Doseekvivalentsievert (Sv)m²s ⁻² Katalytisk aktivitetkatal (kat)s ⁻¹ mol Planvinkelradian (rad)m m ⁻¹ = 1 Solid vinkelsteradian (sr)m²m ⁻² = 1

Sammenlignet med det engelske systemet, som er en mengde enheter laget på det engelske markedet, er det metriske systemet elegant, nøyaktig og basert på universelle fysiske standarder.

Det er noe av et mysterium hvorfor det engelske systemet fortsatt er i bruk i USA, spesielt gitt det Kongressen vedtok metriske konverteringsloven i 1975 for å koordinere den økende bruken av det metriske systemet i det land. Et metrisk styre ble opprettet, og offentlige etater ble pålagt å bruke det metriske systemet. Problemet er at konvertering var frivillig for allmennheten, og folk flest ignorerte bare styret, som ble oppløst i 1982.

Man kan si at den eneste grunnen til fortsatt bruk av det engelske systemet i USA er vanekraft. Det er en sannhet at gamle vaner dør hardt, men gitt elegansen til det metriske systemet og det faktum at hele verden nå bruker det, er det lite sannsynlig at noen som bruker det engelske systemet vil fortsette å gjøre det for mye lenger.

Endring kan virke skremmende, men det metriske systemet ble designet av forskere for å være enkle å bruke, og det er en fordel som oppveier en fast overholdelse av tradisjonen.