Происхождение и истории единиц

У каждой единицы, которой мы пользуемся каждый день, есть имя с историей. Метр родился из размеров Земли, лошадиная сила — из сравнения с лошадьми. Проследим происхождение, историю и современное определение единиц вокруг нас.

Метр (м)

Происхождение

От греческого métron (μέτρον) — «мера». Само действие измерения дало название единице.

История

В 1791 году Французская академия наук определила метр как одну десятимиллионную часть расстояния от экватора до Северного полюса, то есть четверти меридиана. Позже был изготовлен Международный прототип метра из платино-иридиевого сплава, служивший мировым эталоном длины с 1889 года.

Современное определение

С 1983 года метр определяется как расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1/299 792 458 секунды, чем скорость света c зафиксирована точно равной 299 792 458 м/с.

Метр (м) →

Источники: Wikipedia (en): Metre

Килограмм (кг)

Происхождение

Приставка греческого происхождения кило- («тысяча») плюс французское gramme (от позднелатинского gramma) — буквально «тысяча граммов».

История

Более века килограмм определялся Международным прототипом килограмма (прозванным «Le Grand K») — цилиндром из 90 % платины и 10 % иридия, хранившимся в сейфе МБМВ под Парижем. Это был единственный вещественный эталон массы, но за десятилетия прототип и его копии разошлись на десятки микрограммов.

Современное определение

20 мая 2019 года килограмм был переопределён через фиксацию постоянной Планка h, равной точно 6,62607015×10⁻³⁴ Дж·с, и 130-летний вещественный прототип наконец вышел в отставку.

Килограмм (кг) →

Источники: Wikipedia (en): Kilogram ·Wikipedia (en): International Prototype of the Kilogram

Секунда (с)

Происхождение

От латинского secunda (pars) minuta — «второе малое деление». Деление часа на 60 даёт «минуту» (первое малое деление); повторное деление на 60 даёт «секунду».

История

Долгое время секунда определялась как 1/86 400 средних солнечных суток (24 ч × 60 × 60). Но вращение Земли слегка колеблется, поэтому понадобился более устойчивый эталон.

Современное определение

В 1967 году секунду определили как продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, привязав время к атомным часам.

Секунда (с) →

Источники: Wikipedia (en): Second

Градус Цельсия (°C)

Происхождение

Назван в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701–1744). Название «градус Цельсия» и обозначение °C были приняты Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 году.

История

Цельсий предложил свою шкалу в 1742 году, но первоначально она была обратной нынешней: 0 — точка кипения воды, 100 — точка замерзания (чем больше число, тем холоднее). После его смерти шкалу перевернули (это приписывают, в частности, Карлу Линнею), и стало 0 = замерзание, 100 = кипение.

Современное определение

Сегодня это привычная шкала, на которой вода замерзает при 0 °C и кипит при 100 °C (при стандартном давлении). Один градус Цельсия по определению в точности равен одному кельвину.

Градус Цельсия (°C) →

Источники: Wikipedia (en): Celsius ·Wikipedia (en): Anders Celsius

Градус Фаренгейта (°F)

Происхождение

Назван в честь родившегося в Германии физика и мастера-приборостроителя Даниеля Габриеля Фаренгейта (1686–1736).

История

Фаренгейт установил свою шкалу около 1724 года. За 0 °F он принял область наинизшей температуры, которую давала охлаждающая смесь воды, льда и хлорида аммония (соли), а одной из опорных точек выбрал примерно температуру человеческого тела (детали остаются предметом споров).

Современное определение

В современном определении вода замерзает при 32 °F и кипит при 212 °F — разница ровно в 180 градусов. В США и некоторых других местах шкала по-прежнему в повседневном употреблении.

Градус Фаренгейта (°F) →

Источники: Wikipedia (en): Fahrenheit ·Wikipedia (en): Daniel Gabriel Fahrenheit

Кельвин (К)

Происхождение

Назван в честь родившегося в Ирландии физика Уильяма Томсона, 1-го барона Кельвина (1824–1907), выбравшего титул в честь реки Кельвин, протекающей рядом с Университетом Глазго.

История

Кельвин — единица термодинамической температуры СИ, абсолютная шкала с началом в абсолютном нуле (теоретически наинизшей температуре, при которой прекращается тепловое движение молекул, около −273,15 °C). Один кельвин равен одному градусу Цельсия, поэтому, прибавив 273,15 к значению в Цельсиях, получают кельвины.

Современное определение

После переопределения 2019 года кельвин определяется через фиксацию постоянной Больцмана k, равной точно 1,380649×10⁻²³ Дж/К.

Кельвин (К) →

Источники: Wikipedia (en): Kelvin ·Wikipedia (en): William Thomson, 1st Baron Kelvin

Лошадиная сила (л.с.)

Происхождение

Буквально «сила лошади» — единица мощности, придуманная шотландским инженером Джеймсом Уаттом (1736–1819).

История

Уатт определил лошадиную силу, чтобы продавать свои паровые машины, сравнивая их с тягловыми лошадьми — главным источником силы того времени, — исходя из того, как быстро лошадь могла поднимать груз. Единица мощности СИ, ватт, в свою очередь названа в честь самого Уатта.

Современное определение

Одна механическая лошадиная сила равна примерно 33 000 фут-фунт-силам в минуту (ft·lbf/min), то есть около 745,7 ватта.

Лошадиная сила (л.с.) →

Источники: Wikipedia (en): Horsepower

Миля (mi)

Происхождение

От латинского mille passus (milia passuum) — «тысяча шагов». Mille означает «тысяча».

История

Римская миля составляла 1000 «шагов» — где шаг означает полный двойной шаг, по одному движению каждой ногой, — всего около 1480 м. Длины различались по регионам, пока английский статут 1593 года не закрепил милю в 8 фурлонгов, или 5280 футов.

Современное определение

Современная международная миля определена как ровно 1609,344 м (1,609344 км).

Миля (mi) →

Источники: Wikipedia (en): Mile

Дюйм (in)

Происхождение

От латинского uncia — «одна двенадцатая», тот же корень, что и у унции. Дюйм — это одна двенадцатая фута.

История

Традиционно считается, что он происходит от ширины большого пальца. В средневековой Англии дюйм также определяли как длину трёх ячменных зёрен (barleycorn), уложенных в ряд (1 дюйм = 3 ячменных зерна).

Современное определение

Современный международный дюйм определён как ровно 25,4 мм (2,54 см).

Дюйм (in) →

Источники: Wikipedia (en): Inch

Узел (уз)

Происхождение

Буквально от слова «узел». Один узел — это одна морская миля в час (около 1,852 км/ч); им измеряют скорость судов и самолётов.

История

В эпоху парусов моряки бросали в море прикреплённую к верёвке (лаглиню) деревянную дощечку, причём верёвка была завязана узлами через равные промежутки. Подсчитывая, сколько узлов вытравливалось за определённое время, отмеряемое песочными часами, определяли скорость судна — отсюда и название.

Современное определение

Лежащая в его основе морская миля соответствует одной угловой минуте широты вдоль меридиана и сегодня определена как ровно 1852 м, так что один узел равен 1852 м/ч.

Узел (уз) →

Источники: Wikipedia (en): Knot (unit) ·Wikipedia (en): Nautical mile

Калория (кал)

Происхождение

От латинского calor — «тепло». Это единица теплоты, или энергии.

История

Калорию приблизительно определяют как теплоту, нужную, чтобы нагреть один грамм воды на 1 °C (1 K), хотя значение зависит от опорной температуры воды (отсюда варианты вроде 15-градусной калории). Учтите, что «Калория» (Cal) в питании на деле является килокалорией (ккал, 1000 кал).

Современное определение

Одна калория равна примерно 4,184 джоуля. Единица энергии СИ — джоуль, который и используют в науке.

Калория (кал) →

Источники: Wikipedia (en): Calorie

Частые вопросы

Зачем единицы переопределили через физические постоянные?

Физические эталоны можно потерять, повредить, и со временем они дрейфуют. Физические постоянные — скорость света, постоянная Планка — одинаковы во всей Вселенной, поэтому, опираясь на них, любой человек в любое время и в любом месте может воспроизвести одну и ту же единицу с гораздо большей точностью. В 2019 году килограмм, кельвин и другие перешли на этот принцип.

Как метр определили впервые?

В 1791 году Французская академия наук определила один метр как одну десятимиллионную часть расстояния от экватора до Северного полюса (четверть меридиана). После эпохи вещественных эталонов с 1983 года он определяется как расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1/299 792 458 секунды.

Одно ли и то же «Калория» в питании и «калория» в физике?

На самом деле это разные единицы. «Калория» (Cal) на этикетках продуктов в 1000 раз больше физической калории (cal), то есть это килокалория (ккал). Одна физическая калория — это теплота, нужная, чтобы нагреть один грамм воды примерно на 1 °C, около 4,184 джоуля.

Связанные страницы

Справочник систем единиц Международная система единиц (СИ) Попробовать конвертацию