“米”(metre/meter,法mètre)是
国际单位制基本
长度单位,符号为m,一米等于10分米。可以用来衡量长、宽、高。
定义
1米=光在真空中于1/299 792 458秒的时间内所经过的路线的长度。
发展历程
提出
1688年,英国哲学家和教士约翰·威尔金斯(John Wilkins)提出需要一个十进制的标准的
长度单位系统。
1675年,意大利科学家提托·李维欧·布拉提尼(Tito Livio Burattini)首次在论文中使用了metro cattolico这个词,该词是由
希腊语μέτρον καθολικόν(métron katholikón)衍生而来的,意为“一种通用
测量单位”。
1789年,
法国大革命胜利后,
国民公会令
法国科学院组织一个委员会来标准的
度量衡制度。委员会提议了一套新的十进制的度量衡制度,并建议以通过巴黎的
子午线上从地球赤道到
北极点的距离的一千万分之一(即地球子午线的四千万分之一)作为标准单位。他们将这个单位称之为mètre,后来演变为
meter,中文译成“
米突”或“米”。1791年,该方案获法国国会批准。1799年12月10日,法国通过公制系统,开始正式使用米制。
子午线定义
尽管地球不规则的表面并不是完美的球形,但法国还是采纳了这次测量的结果来确定标准米的长度。日后人们发现,由于误算了地球的
扁率而错算了
弧长,第一个存档
米原器的长度比
子午线定义的米少1/5毫米。但这个长度还是被当作了标准。也因此,最后地球通过极点的周长要比4千万米多一点(40,007,863m)。
1875年5月20日,由法国政府出面,召开了20个国家政府代表会议,正式签置了
米制公约,公认米制为国际通用的
计量单位。同时决定成立
国际计量委员会和
国际计量局。到1985年10月止,米制公约成员国已有47个。
米原器
1792-1799年,在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下,对法国敦克尔克至
西班牙的
巴塞罗那进行了测量。1799年,根据
测量结果制成一根3.5
毫米×25毫米短形截面的铂质原器——铂杆,以此杆两端之间的距离定为1米,并交
法国档案局保管,所以也称为“档案米”。这就是最早的米定义,而这支
米原器一直保存在巴黎的
法国档案局里。
1889年,在第一次
国际计量大会(CGPM)上,把经
国际计量局鉴定的第6号米原器(31只临时制造的
铂铱合金棒,其中有90%的铂和10%的铱)米原器中在0℃时最接近档案米的长度的一只选作
国际米原器,并作为世界上最有权威的长度
基准器,保存在巴黎
国际计量局的地下室中,其余的原器作为副尺分发给与会各国,成为各国的
国家基准。规定在
周围空气温度为0℃时,米原器两端中间刻线之间的距离为1米。1927年第七届国际计量大会又对米定义作了严格的规定,除温度要求外,还提出了米原器须保存在1
标准大气压下,并对其放置方法作出了具体规定。
然而实际上米原器给出的长度并不一定正好是1米,由于刻线工艺、材料变形和
测量方法等方面的原因,在复现量值时总有一定误差,约为0.1微米(0.1
μm)。此外,万一米原器损坏,复制将无所依据,特别是
复制品很难保证与原器完全一致,给各国使用带来了困难。
光谱定义
19世纪末,科学家在实验中找到了自然
镉(Cd)的红色谱线,具有非常好的
清晰度和
复现性,在15
摄氏度的干燥空气中,其波长等于y=6 438.469 6×10-10米。1927年国际协议,决定用这条
谱线作为
光谱学的长度标准,并确定1米=1 553 164.13y Cd,人们第一次找到了可用来定义米的非
实物标准。
科学家继续研究,后来又发现
氪(Kr)的橙色
谱线比
镉红线还要优越。1960年,在第十一届
国际计量大会(CGPM)上,决定用氪(Kr)橙线代替镉红线,并决定把米的定义改为:“米的长度等于氪-86原子的2P10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1 650 763.73倍”。这一
自然基准,性能稳定,没有变形问题,容易复现,而且具有很高的复现精度,
相对误差不超过4×10-9,相当于在1千米
长度测量中不差4微米。
20世纪60年代以后,由于激光的出现,人们又找到了一种更为优越的光源,用激光代替氪谱线,可以使长度测量得更为准确。只要确定某一时间间隔,就可从光速与这一时间间隔的乘积定义长度的单位。
最终定义
20世纪70年代,光速的测定已非常精确。1983年国际
度量衡大会(CGPM)重新制定米的定义:“光在真空中行进1/299 792 458秒的距离”为一标准米。
单位换算
米的各级单位
注:米又称“公尺”,千米又称“公里”,
分米又称“公寸”,厘米又称“
公分”,
毫米又称“公厘”,飞米又称“
费密(fermi)”。
换算关系参考:《现代汉语词典(第七版)》。
非法定计量单位
换算关系参考:《现代汉语词典(第七版)》、
国际天文学联合会公报。