Исторические определения базовых единиц СИ

С момента своего появления в 1960 году базовые единицы Международной системы единиц , известной как СИ, менялись несколько раз. Таблицы в этой статье суммируют эти изменения.

Фон для таблиц

Когда Максвелл впервые представил концепцию когерентной системы, он выделил три величины, которые можно использовать в качестве основных единиц: массу, длину и время. Позже Георгий определил необходимость в электрической базовой единице, для чего единицей электрического тока была выбрана система СИ. Позже были добавлены еще три основные единицы (для температуры, количества вещества и силы света). ^[1]

Ранние метрические системы определяли единицу веса как базовую единицу, тогда как СИ определяет аналогичную единицу массы. В повседневном использовании они в основном взаимозаменяемы, но в научном контексте разница имеет значение. Масса, строго инертная масса, представляет собой количество материи. Он связывает ускорение тела с приложенной силой посредством Ньютона закона F = m × a : сила равна произведению массы на ускорение. Сила в 1 Н (ньютон), приложенная к массе 1 кг, ускорит ее со скоростью 1 м/с. ². Это справедливо независимо от того, плавает ли объект в космосе или в гравитационном поле, например, на поверхности Земли. Вес — это сила, действующая на тело гравитационным полем, и, следовательно, его вес зависит от силы гравитационного поля. Вес массы массой 1 кг на поверхности Земли равен м × г ; масса, умноженная на ускорение силы тяжести, которое составляет 9,81 ньютона на поверхности Земли и около 3,5 ньютона на поверхности Марса. Поскольку ускорение силы тяжести является локальным и варьируется в зависимости от местоположения и высоты на Земле, вес непригоден для прецизионного измерения свойств тела, и это делает единицу веса непригодной в качестве базовой единицы. ^{[ нужна ссылка ]}

С 1960 года ГКМВ внесла ряд изменений в СИ для удовлетворения потребностей конкретных областей, особенно химии и радиометрии. В основном это дополнения к списку названных производных единиц и включают моль (символ моль) для количества вещества, паскаль (символ Па) для давления , сименс (символ S) для электропроводности, беккерель (символ Бк ) для « активности, относящейся к радионуклиду », серый цвет (символ Гр) для ионизирующего излучения, зиверт (символ Зв) как единица эквивалентной дозы радиации и катал (символ кат) для каталитической активности . ^[2]^{: 156, 158–159, 165}^[3]^: 221

Диапазон определяемых префиксов пико- (10 ⁻¹²) то тера- (10 ¹²) был расширен до квекто- (10 ⁻³⁰) в кветта- (10 ³⁰). ^[2]^{: 152, 158, 164}

Определение стандартного метра 1960 года с точки зрения длин волн конкретного излучения атома криптона-86 было заменено в 1983 году расстоянием, которое свет проходит в вакууме точно за ⁠ 1/299 . ⁠ 792 458 природы секунды, так что скорость света теперь является точно заданной константой ^{[ нужна ссылка ]}

Также были внесены некоторые изменения в соглашения о обозначениях, чтобы уменьшить лексикографическую двусмысленность. Анализ, проведенный под эгидой CSIRO , опубликованный в 2009 году Королевским обществом , указал на возможности завершить реализацию этой цели до уровня универсальной машиночитаемости с нулевой неоднозначностью. ^[4]

Эволюция основных единиц СИ ^[1]^: 6^[5]^[6]
Название подразделения	Определение ^{[n 1]}
второй	Приор : (1675) ⁠ 1/86 ⁠ 400 секунд . суток из 24 часов 60 минут 60 ^TLB Промежуточный (1956): ⁠ 1/31 . эфемеридного 556 925 .9747 ⁠ тропического года января 0 в 12 часов времени для 1900 Текущий (1967 г.): Продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 .
метр	Прайор (1793 г.): ⁠ 1/10 000 , 000 ⁠ Париж между Северным меридиана проходящего через полюсом и экватором. ^ФГ Временный (1889 г.): Прототип метра, выбранного CIPM, при температуре таяния льда представляет собой метрическую единицу длины. Промежуточный (1960): 1 650 763,73 между длины волны , соответствующего переходу в вакууме излучения 2p ¹⁰ и 5д ⁵ квантовые уровни криптона-86 атома . Current (1983): Расстояние, которое проходит свет в вакууме в ⁠ 1/299 792 458 ⁠ секунда .
килограмм	Приор (1793 г.): Могила определялась как масса (тогда называемая весом ) одного литра чистой воды при температуре ее замерзания. ^ФГ Промежуточный (1889 г.): Масса небольшого приземистого цилиндра объемом ≈47 кубических сантиметров из платино-иридиевого сплава, хранящегося в Международном бюро мер и весов (BIPM), Павильон де Бретей , Франция. ^[а] А на практике — любая из многочисленных официальных его реплик. Текущий (2019 г.): Килограмм определяется путем установки постоянной Планка $h$ точно равной 6,626 070 15 × 10. ⁻³⁴ Дж⋅с ( Дж = кг⋅м ²⋅s ⁻²), учитывая определения метра и секунды. ^[7] Тогда формула будет выглядеть так: кг = ⁠ $h$ / 6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴⋅m ²⋅s ⁻¹⁠
ампер	Прайор (1881 г.): Десятая часть электромагнитной единицы тока СГС. Электромагнитная единица тока [CGS] — это ток, текущий по дуге длиной 1 см по кругу радиусом 1 см, который создает поле силой в единицу эрстеда в центре. ^[8] ^МЭК Временный (1946 г.): Постоянный ток, который, если поддерживать его в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, пренебрежимо малого круглого сечения и помещенных на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, создаст между этими проводниками силу, равную 2 × 10 . ⁻⁷ Ньютонов на метр длины. Текущее (2019 г.): Поток ⁠ 1 / 1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹⁠ раз превышает элементарный заряд $e$ в секунду.
Кельвин	Прайор (1743 г.): стоградусную шкалу получают путем присвоения 0 ° C температуре замерзания воды и 100 ° C температуре кипения воды. Промежуточный (1954 г.): тройная точка воды (0,01 ° C) определена как точно 273,16 К. ^{[n 2]} Предыдущий (1967): ⁠ 1 / 273,16 ⁠ термодинамической температуры тройной точки воды. Текущий (2019 г.): Кельвин определяется путем установки фиксированного числового значения постоянной Больцмана $k$ , равного 1,380 649 × 10. ⁻²³ J⋅K ⁻¹, (Дж = кг⋅м ²⋅s ⁻²), учитывая определение килограмма, метра и секунды.
крот	Прайор (1900): Стехиометрическая величина, которая представляет собой эквивалентную массу в граммах числа Авогадро молекул вещества. ^ИКАВ Промежуточный (1967): Количество вещества системы, содержащей столько элементарных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 килограмма углерода-12 . Текущие (2019 г.): Количество вещества ровно 6,022 140 76 × 10. ²³ элементарные сущности. Это число представляет собой фиксированное числовое значение константы NA Авогадро $,$ _{выраженное} в единицах моль. ⁻¹ и называется числом Авогадро.
кандела	Прайор (1946): Ценность новой свечи (раннее название канделы) такова, что яркость полного радиатора при температуре затвердевания платины составляет 60 новых свечей на квадратный сантиметр. Текущий (1979 г.): Сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение с частотой 5,4 × 10. ¹⁴ герц и имеет интенсивность излучения в этом направлении. 1/683 Вт на стерадиан . Примечание: как старые, так и новые определения представляют собой приблизительную силу света свечи из спермацета, горящей умеренно ярко, в конце 19 века называемой «свечой» или «свечой».
Примечания ^ имеется значительная разница. Временные определения приводятся здесь только в том случае, если в определениях ^ В 1954 году единица термодинамической температуры была известна как «градус Кельвина» (символ °K; «Кельвин» пишется с заглавной буквы «К»). В 1967 году он был переименован в «кельвин» (символ «К»; «кельвин» пишется со строчной буквы «к»). Предыдущие : определения различных базовых единиц в приведенной выше таблице были сделаны следующими авторами и авторитетными источниками TLB = Тито Ливио Бураттини , Универсальное измерение , Вильнюс, 1675 г. FG = Правительство Франции МЭК = Международная электротехническая комиссия ICAW = Международный комитет по атомным весам Все остальные определения основаны на резолюциях CGPM или CIPM и внесены в каталог SI Brochure .

2005

До переопределения базовых единиц СИ в 2019 году , с 2005 по начало 2019 года, базовые единицы СИ определялись следующим образом.

Исторические базовые единицы СИ
Имя	Символ	Мера	Формальное определение до 2019 г. (2005 г.) ^[2]	Историческое происхождение/обоснование	Измерение символ
метр	м	длина	«Метр — это длина пути, пройденного светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды ». 17-я ГКМВ (1983 г., Резолюция 1, CR, 97)	1/10 000 000 через расстояния от экватора Земли до Северного полюса, измеренного по окружности, проходящей Париж .	л
килограмм	кг	масса	«Килограмм — единица массы; он равен массе международного прототипа килограмма». 3-й ГКМВ (1901, ЧР, 70)	Масса одного литра воды . при температуре таяния льда Литр – это тысячная часть кубического метра.	М
второй	с	время	«Второй — длительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133». 13-я ГКМВ (1967/68, Резолюция 1; CR, 103) «Это определение относится к атому цезия, находящемуся в состоянии покоя при температуре 0 К». (Добавлено CIPM в 1997 г.)	Сутки делятся на 24 часа, каждый час — на 60 минут, каждая минута — на 60 секунд. Секунда равна 1/(24×60×60) суток .	Т
ампер	А	электрический ток	«Ампер — это такой постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, пренебрежимо малого круглого сечения и помещенных на расстоянии 1 метр друг от друга в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2 × 10 ⁻⁷ Ньютон на метр длины». 9-я ГКМВ (1948)	Первоначально «Абсолютный ампер» определялся как 0,1 электромагнитной единицы . Первоначальный «международный ампер» был определен электрохимически как ток, необходимый для осаждения 1,118 миллиграмма серебра в секунду из раствора нитрата серебра . По сравнению с СИ разница составляет 0,015%.	я
Кельвин	К	термодинамическая температура	«Кельвин, единица термодинамической температуры, представляет собой долю 1/ 273,16 термодинамической температуры тройной точки воды». 13-я ГКМВ (1967/68, Резолюция 4; CR, 104) «Это определение относится к воде, изотопный состав которой точно определяется следующим соотношением количества веществ: 0,000 155 76 моль ²H на моль ¹H, 0,000 379 9 моль ¹⁷Или по молю ¹⁶О, и 0,002 005 2 моль ¹⁸Или по молю ¹⁶О." (Добавлено CIPM в 2005 г.)	Шкала Цельсия : шкала Кельвина использует градусы Цельсия в качестве единицы приращения, но является термодинамической шкалой (0 К — абсолютный ноль ).	че
крот	моль	количество вещества	«1. Моль — это количество вещества в системе, содержащей столько же элементарных частиц, сколько содержится атомов в 0,012 килограмма углерода 12; его обозначение — «моль». 2. Когда используется моль, должны быть указаны элементарные объекты, которыми могут быть атомы, молекулы, ионы, электроны, другие частицы или определенные группы таких частиц». 14-я ГКМВ (1971 г., Резолюция 3; CR, 78) «В этом определении подразумевается, что имеются в виду несвязанные атомы углерода 12, находящиеся в покое и в основном состоянии». (Добавлено CIPM в 1980 г.)	Атомная масса или молекулярная масса, деленная на константу молярной массы , 1 г/моль.	Н
кандела	компакт-диск	сила света	«Кандела — это сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540 × 10 ¹² герц, а интенсивность излучения в этом направлении равна 1/683 ватта на стерадиан ». 16-я ГКМВ (1979 г., Резолюция 3; CR, 100)	Мощность свечи , основанная на свете, излучаемом горящей свечой стандартных свойств.	Дж
Имя	Символ	Мера	Формальное определение до 2019 г. (2005 г.) ^[2]	Историческое происхождение/обоснование	Измерение символ

Примечания

^ Он известен как международный прототип килограмма.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Дэвид Б. Ньюэлл; Эйте Тиесинга, ред. (2019). Международная система единиц (СИ) (PDF) (Специальная публикация NIST 330, изд. 2019 г.). Гейтерсбург, Мэриленд: НИСТ . Проверено 30 ноября 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Международное бюро мер и весов (2006 г.), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN 92-822-2213-6 , заархивировано (PDF) из оригинала 04 июня 2021 г. , получено 16 декабря 2021 г.
^ МакГриви, Томас (1997). Каннингем, Питер (ред.). Основа измерения: Том 2 – Метрика и текущая практика . Pitcon Publishing (Chippenham) Ltd., стр. 222–224. ISBN 978-0-948251-84-9 .
^ Фостер, Маркус П. (2009), «Устранение неоднозначности в обозначении SI гарантирует его правильный анализ», Proceedings of the Royal Society A , 465 (2104): 1227–1229, Bibcode : 2009RSPSA.465.1227F , doi : 10.1098/rspa. 2008.0343 , S2CID 62597962 .
^ Единицы величин и символы в физической химии , ИЮПАК
^ Пейдж, Честер Х.; Вигуре, Поль, ред. (20 мая 1975 г.). Международное бюро мер и весов 1875–1975: Специальная публикация NBS 420 . Вашингтон, округ Колумбия : Национальное бюро стандартов . стр. 238–244 .
^ Матерезе, Робин (16 ноября 2018 г.). «Историческое голосование связывает килограмм и другие единицы с естественными константами» . НИСТ . Проверено 16 ноября 2018 г. .
^ Маккензи, AEE (1961). Магнетизм и электричество . Издательство Кембриджского университета . п. 322.

[7] имеется значительная разница. Временные определения приводятся здесь только в том случае, если в определениях

[11] В 1954 году единица термодинамической температуры была известна как «градус Кельвина» (символ °K; «Кельвин» пишется с заглавной буквы «К»). В 1967 году он был переименован в «кельвин» (символ «К»; «кельвин» пишется со строчной буквы «к»).

[8] Он известен как международный прототип килограмма.

[NIST330-1] Jump up to: ^а ^б Дэвид Б. Ньюэлл; Эйте Тиесинга, ред. (2019). Международная система единиц (СИ) (PDF) (Специальная публикация NIST 330, изд. 2019 г.). Гейтерсбург, Мэриленд: НИСТ . Проверено 30 ноября 2019 г.

[SIBrochure-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Международное бюро мер и весов (2006 г.), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN 92-822-2213-6 , заархивировано (PDF) из оригинала 04 июня 2021 г. , получено 16 декабря 2021 г.

[3] МакГриви, Томас (1997). Каннингем, Питер (ред.). Основа измерения: Том 2 – Метрика и текущая практика . Pitcon Publishing (Chippenham) Ltd., стр. 222–224. ISBN 978-0-948251-84-9 .

[Foster_2009-4] Фостер, Маркус П. (2009), «Устранение неоднозначности в обозначении SI гарантирует его правильный анализ», Proceedings of the Royal Society A , 465 (2104): 1227–1229, Bibcode : 2009RSPSA.465.1227F , doi : 10.1098/rspa. 2008.0343 , S2CID 62597962 .

[BIPM1975-5] Единицы величин и символы в физической химии , ИЮПАК

[archive1975-6] Пейдж, Честер Х.; Вигуре, Поль, ред. (20 мая 1975 г.). Международное бюро мер и весов 1875–1975: Специальная публикация NBS 420 . Вашингтон, округ Колумбия : Национальное бюро стандартов . стр. 238–244 .

[NIST_2018-11-9] Матерезе, Робин (16 ноября 2018 г.). «Историческое голосование связывает килограмм и другие единицы с естественными константами» . НИСТ . Проверено 16 ноября 2018 г. .

[10] Маккензи, AEE (1961). Магнетизм и электричество . Издательство Кембриджского университета . п. 322.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[n 1]

[а]

[7]

[8]

[n 2]

v т и единицы СИ
Базовые единицы	ампер кандела Кельвин килограмм метр крот второй
Производные единицы со специальными именами	беккерель кулон градус Цельсия лошадь серый Генри герц джоуль katal просвет люкс Ньютон ом паскаль радиан Сименс зиверт стерадиан Тесла вольт ватт Вебер
Другие принятые единицы	астрономическая единица Далтон день децибел степень дуги электронвольт га час литр минута минута и секунда дуги ЧЕРЕЗ тонна
См. также	Преобразование единиц Метрические префиксы Исторические определения базовых единиц СИ переопределение 2019 года Система единиц измерения
Категория