დღეს აშკარად ჩანს, რომ რუსეთსა და აფრიკაში კილოგრამი შაქარი იქნება კილოგრამი შაქარი. გაგიკვირდებათ, როცა გაიგებთ, რომ სულ რაღაც 200 წლის წინ, მეზობელ პროვინციებშიც კი 1 პუდი განსხვავებულად იწონიდა. ჩვენ მიგვიყვანა საერთო მნიშვნელთან საერთაშორისო SI სისტემამ, რომელსაც დღეს მსოფლიოს უმეტესი ქვეყნები ამუშავებენ. მაგრამ ყოველთვის ასე არ იყო. გაზომვის სტანდარტების დანერგვის ისტორიისა და ერთიანი SI სისტემის შესახებ - მოგვიანებით სტატიაში.
რაში გვჭირდება სტანდარტები?
ცივილიზაციის განვითარებამ იცის მრავალი სტანდარტი და ზომების სტანდარტები, რომლებიც შეიცვალა საუკუნეების განმავლობაში. მაგალითად, წონის საზომი ძველ ეგვიპტეში არის კიკარი, ძველ რომში ეს არის ნიჭი, რუსეთში ეს არის პუდი. და ყველა ეს ღონისძიება, რომელიც ერთმანეთს ცვლიდა, მოითხოვდა კაცობრიობის შეთანხმებას ფიზიკური პარამეტრების საერთო ერთეულებზე, რომლებიც შედარებული იქნებოდა ერთი სახელშეკრულებო ერთეულთან (სტანდარტთან) ყველასთვის..
მეცნიერული და ტექნოლოგიური პროგრესის განვითარებით, სტანდარტების ასეთი ერთიანი სისტემის საჭიროება მხოლოდ გაიზარდა. სავაჭრო-ეკონომიკური საქმიანობის სფეროდან დაწყებული სტანდარტების ეს სისტემა გახდააუცილებლობა ყველა სხვა სფეროში - სამშენებლო (ნახატები), სამრეწველო (მაგალითად, შენადნობების ერთიანობა) და თუნდაც კულტურული (დროის ინტერვალები).
როგორ განისაზღვრა მრიცხველი
თითქმის მე-17 საუკუნის ბოლომდე სიგრძის ზომები სხვადასხვა ქვეყანაში განსხვავებული იყო. მაგრამ ახლა დადგა დრო, როდესაც მეცნიერების განვითარებას დასჭირდა სიგრძის ერთი საზომი - კათოლიკური მეტრი.
პირველი სტანდარტი შემოგვთავაზა ბრიტანელმა მეცნიერმა და ფილოსოფოსმა ჯონ უილკინსმა - მივიღოთ ქანქარის სიგრძე, რომლის პერიოდის ნახევარი უდრის ერთ წამს, სიგრძის ერთეულად. მაგრამ სწრაფად გაირკვა, რომ ეს მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება გაზომვის ადგილის მიხედვით.
1790 წელს საფრანგეთის ეროვნულმა ასამბლეამ, მაშინდელი მინისტრი ტალეირანდის წინადადებით, მიიღო მრიცხველის ერთი სტანდარტი, 1791 წელს საფრანგეთის მეცნიერებათა აკადემიამ უკვე მიიღო სიგრძის სტანდარტად ერთი ათი მილიონი. მანძილი ეკვატორსა და ჩრდილოეთ პოლუსს შორის, გაზომილი პარიზის მერიდიანის გასწვრივ. გეთანხმები, საკმაოდ რთულია.
მშვიდობის მცდელობები გაგრძელდა
თანამედროვე SI სისტემის პროტოტიპი იყო მეტრული სისტემა საფრანგეთში, რომელიც შემოთავაზებული იქნა ეროვნული კონვენციის მიერ 1795 წელს იმ დროის წამყვანი მეცნიერების მიერ შემუშავებული. მუშაობდა სიგრძისა და მასის სტანდარტების შემუშავებაზე Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. ლაპლასი და სხვები. რამდენიმე წინადადება იყო, მაგრამ მერიდიანი მაინც გაზომილი იყო. და პირველი მრიცხველის სტანდარტი დამზადდა სპილენძისგან 1975 წელს.
და მაინც 1799 წლის 22 ივნისი უნდა ჩაითვალოს ზომების ერთიანი სისტემის დაბადების დღედ და ერთეულების თანამედროვე SI სისტემის პროტოტიპად. სწორედ მაშინ ამზადებდნენ საფრანგეთში პლატინასმეტრისა და კილოგრამის პირველი სტანდარტები.
წლები გადის, ჩნდება გაუსის ერთეულების აბსოლუტური სისტემა (1832) და მაქსველისა და ტომსონის მრავალი ერთეულის პრეფიქსები.
და 1875 წელს 17 სახელმწიფომ ხელი მოაწერა მრიცხველის კონვენციას. მან დაამტკიცა ზომების საერთაშორისო ბიურო და ღონისძიებათა საერთაშორისო კომიტეტი და დაიწყო მუშაობა წონისა და ზომების გენერალურმა კონფერენციამ. მის პირველ კონფერენციაზე 1889 წელს მიღებულ იქნა პირველი ერთიანი მეტრული სისტემა, რომელიც ეფუძნებოდა მეტრს, კილოგრამს, მეორეს..
სტანდარტების ისტორია გრძელდება
ელექტროენერგიის და ოპტიკის განვითარება საკუთარ კორექტირებას ახდენს სტანდარტების კონცეფციაში. მეცნიერება არ დგას და მოითხოვს ახალ საზომ ერთეულებს.
1954 წელს წონისა და ზომების მეათე გენერალურ კონფერენციაზე მიიღეს ექვსი ერთეული - მეტრი, კილოგრამი, წამი, ამპერი, კანდელა, კელვინი ხარისხი. 1960 წელს ამ სისტემას ეწოდა Systeme International d'Unites, ხოლო 1960 წელს მიღებულ იქნა ერთეულების საერთაშორისო სისტემის სტანდარტი, შემოკლებით SI. რუსულენოვანი "SI" ნიშნავს საერთაშორისო სისტემას. ეს არის SI საზომი სისტემა, რომელსაც დღეს მთელი მსოფლიო იყენებს. გამონაკლისი იყო აშშ, ნიგერია, მიანმარი.
SI სისტემის განსაზღვრა
დაუყოვნებლივ უნდა აღინიშნოს, რომ ეს არ არის სტანდარტების ერთადერთი სისტემა. გამოყენებითი ფიზიკის ზოგიერთი ფილიალი იყენებს ერთეულების სხვა სისტემებს.
დღეს ფიზიკური სიდიდეების საერთაშორისო სისტემა SI არის მსოფლიოში ყველაზე ხშირად გამოყენებული მეტრული სისტემა. მისი ოფიციალური დეტალური აღწერა მოცემულია აქ„SI ბროშურა“(1970). ოფიციალური განმარტება "ერთეულების საერთაშორისო სისტემა SI არის ერთეულების სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია ერთეულთა საერთაშორისო სისტემაზე, სახელებთან და სიმბოლოებთან ერთად, ასევე პრეფიქსების ერთობლიობა … გამოყენების წესებით …".
ძირითადი სისტემა
SI ერთეულების პრინციპები შემდეგია:
- განსაზღვრულია ფიზიკური სიდიდეების შვიდი ძირითადი ერთეული. SI სისტემაში მათი მიღება სხვა რაოდენობებისგან შეუძლებელია. ეს არის კილოგრამი (წონა), მეტრი (სიგრძე), წამი (დრო), ამპერი (დენი), კელვინი (ტემპერატურა), მოლი (ნივთიერების რაოდენობა), კანდელა (შუქის ინტენსივობა).
- განისაზღვრება ძირითადი SI სისტემის მნიშვნელობებიდან მიღებული სიდიდეები, რომლებიც მიიღება მათემატიკური მოქმედებებით ძირითად სიდიდეებთან.
- განსაზღვრულია რაოდენობების პრეფიქსები და მათი გამოყენების წესები. პრეფიქსები ნიშნავს, რომ ერთეული უნდა გაიყოს/გამრავლდეს მთელ რიცხვზე, რომელიც არის 10-ის სიმძლავრე.
მნიშვნელობა ცხოვრებაში და მეცნიერებაში
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მსოფლიოს ქვეყნების უმეტესობა იყენებს SI ერთეულებს. მაშინაც კი, თუ ჩვეულებრივ ცხოვრებაში ისინი იყენებენ ქვეყნისთვის ტრადიციულ ერთეულებს, ისინი განისაზღვრება SI სისტემაში გადაყვანით ფიქსირებული კოეფიციენტების გამოყენებით.
SI სისტემის ყველა ძირითადი ერთეული განისაზღვრება ფიზიკური მუდმივების ან ფენომენების საშუალებით, რომლებიც უცვლელია და მათი რეპროდუცირება შესაძლებელია მსოფლიოს ნებისმიერ წერტილში მაღალი სიზუსტით. ერთადერთი გამონაკლისი კილოგრამია, რომლის სტანდარტი ჯერჯერობით ერთადერთ ფიზიკურ პროტოტიპად რჩება.
MKS ერთეულების სისტემა (მეტრი, კილოგრამი,მეორე) საშუალებას გაძლევთ გადაჭრათ მექანიკის, თერმოდინამიკის და თეორიული ფიზიკის და პრაქტიკული მეცნიერების სხვა სფეროების პრობლემები.
მაგრამ ზოგიერთ ინდუსტრიაში (მაგალითად, ელექტროდინამიკაში), SI სისტემა კარგავს სხვა მეტრულ სისტემებს. ამიტომ მსოფლიოში არსებობს რამდენიმე მეტრული სისტემა, რომელთა მნიშვნელობები გარკვეულწილად მიბმულია მთავარ სტანდარტებთან - კილოგრამი, მეტრი და მეორე..
SI ერთეული
ძირითადი ერთეულები (გაიხსენეთ - შვიდია) და მათი აღნიშვნები მოცემულია ცხრილში, მაგრამ ისინი ყველა ჩვენგანისთვის კარგად არის ცნობილი. ამ სისტემაში ერთეულების სახელები იწერება მცირე ასოებით, ხოლო ერთეულების აღნიშვნის შემდეგ წერტილი არ იდება.
მიღებული ერთეულები (არის 22) გამოიხატება მათემატიკური გამოთვლებით და გამომდინარეობს ფიზიკური კანონებიდან. მაგალითად, სიჩქარე არის მანძილი, რომელსაც სხეული გადის დროის ერთეულზე - მ/წმ. ზოგიერთ წარმოებულ ერთეულს აქვს საკუთარი სახელები (რადიანი, ჰერცი, ნიუტონი, ჯოული) და ისინი შეიძლება დაიწეროს სხვადასხვა გზით.
არსებობს ერთეულები, რომლებიც არ შედის SI სისტემაში, მაგრამ ნებადართულია ერთად გამოყენება. ისინი დამტკიცებულია წონისა და ზომების შესახებ გენერალური კონვენციით. მაგალითად, წუთი, საათი, დღე, ლიტრი, კვანძი, ჰექტარი.
დაშვებულია აგრეთვე ლოგარითმული სიდიდეების ერთეულების გამოყენება, აგრეთვე შედარებითი. მაგალითად, პროცენტი, ოქტავა, ათწლეული.
ასევე ნებადართულია ფართოდ გამოყენებული მნიშვნელობების გამოყენება. მაგალითად, კვირა, წელი, საუკუნე.
არის შექმნილი კონვექტორები სხვადასხვა სისტემებიდან მნიშვნელობების გადასაყვანად. ბევრი მათგანია, მაგრამ ყველა მათზეა დამოკიდებულიერთიანი მეტრიკული მნიშვნელობები.
საერთაშორისო SI სისტემის უპირატესობები
ამ სისტემის უნივერსალურობა აშკარაა. ყველა ფიზიკური ფენომენი, მენეჯმენტის ყველა დარგი და ტექნოლოგია დაფარულია რაოდენობათა ერთიანი სისტემით. მხოლოდ SI სისტემა იძლევა მნიშვნელოვან და ადვილად გამოსაყენებელ ერთეულებს.
სისტემა თანდაყოლილია მოქნილობით, რაც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს გარე სისტემის ერთეულები და განვითარების შესაძლებლობა - საჭიროების შემთხვევაში, SI მნიშვნელობების რაოდენობა შეიძლება გაიზარდოს. ერთეულები ექვემდებარება კორექტირებას საერთაშორისო ხელშეკრულებებისა და საზომი ტექნოლოგიების განვითარების დონის შესაბამისად.
ერთეულების გაერთიანებამ გახადა ეს სისტემა ფართოდ გამოყენებული (130-ზე მეტ ქვეყანაში) და აღიარებული მრავალი გავლენიანი საერთაშორისო ორგანიზაციის მიერ (გაერო, იუნესკო, სუფთა და გამოყენებითი ფიზიკის საერთაშორისო კავშირი).
SI სისტემა ზრდის დიზაინერებისა და მეცნიერების პროდუქტიულობას, ამარტივებს და ხელს უწყობს სასწავლო პროცესს და საერთაშორისო კონტაქტების პრაქტიკას ყველა სფეროში.
ბოლო ფიზიკური პროტოტიპი
SI სისტემაში ყველა ერთეული განისაზღვრება ფიზიკური მუდმივებით. გამონაკლისი არის კილოგრამი. ჯერჯერობით მხოლოდ ამ სტანდარტს აქვს საკუთარი ფიზიკური პროტოტიპი და ის გამოირჩევა საზომი ერთეულების თხელი ხაზით.
კილოგრამების სტანდარტი არის ცილინდრი, რომელიც დამზადებულია პლატინის 9 ნაწილისა და ირიდიუმის 1 ნაწილის შენადნობისგან. მისი მასა შეესაბამება ერთ ლიტრ წყალს ყველაზე მაღალი სიმკვრივით (4 გრადუსი ცელსიუსი, სტანდარტული წნევა ზღვის დონიდან). 1889 წელს დამზადდა მათგან 80, აქედან 17გადაეცა ქვეყნებს, რომლებმაც ხელი მოაწერეს მეტრულ კონვენციას.
დღეს, ამ სტანდარტის ორიგინალი სამი დალუქული კაფსულის ქვეშ მდებარეობს ქალაქ სევრში, პარიზის გარეუბანში, წონისა და ზომების საერთაშორისო ბიუროს სეიფში. ყოველწლიურად იგი საზეიმოდ ამოღებულია და შერიგებულია.
კილოგრამების სტანდარტის რუსული ვერსია არის მეტროლოგიის სრულიად რუსეთის კვლევით ინსტიტუტში. მენდელეევი (სანქტ-პეტერბურგი). ეს არის პროტოტიპები 12 და 26.
თქვენი iPhone გატყდება SI სისტემაში მასის სტანდარტის დაკარგვის გამო
კაცობრიობის მთელ მეტრულ სისტემას დღეს საფრთხე ემუქრება. და ეს იმიტომ ხდება, რომ მხოლოდ ფიზიკურად არსებული სტანდარტი არის სწრაფი „წონის დაკლება“.
ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ ყოველ საუკუნეში კილოგრამის სტანდარტი მსუბუქდება 3 x 10−8 კილოგრამით. ეს განპირობებულია ყოველწლიური გამოკვლევების დროს ატომების განცალკევებით. ცხადია, ამ მნიშვნელობის მუდმივის დარღვევა აუცილებლად გამოიწვევს ყველა სხვა მნიშვნელობის ცვლილებას.
პროექტი Electronic Kilogram (სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტი, აშშ) მოწოდებულია სიტუაციის გადასარჩენად, რომელიც ითვალისწინებს ისეთი სიმძლავრის მოწყობილობის შექმნას, რომელსაც შეუძლია ელექტრომაგნიტურ ველში 1 კგ მასის აწევა. შექმნაზე მუშაობა ჯერ კიდევ მიმდინარეობს.
მეორე მიმართულება არის კუბი 2250 x 281489633 ნახშირბად-12 ატომისგან. მისი სიმაღლე 8,11 სანტიმეტრი იქნება და დროთა განმავლობაში არ შემცირდება. ეს პროექტიც დამუშავების პროცესშია.
საინტერესო ფაქტები სტანდარტების შესახებ და არა მარტო
დრო არის მუდმივი მნიშვნელობა. Inჩვენი პლანეტის ყველა დროის ზონაში, დრო განისაზღვრება UTC უნივერსალური დროის შედარებით. საინტერესოა, რომ ამ აბრევიატურას არ აქვს გაშიფვრა.
მეზღვაურები აგრძელებენ ერთეულის "კვანძის" გამოყენებას. ცოტამ თუ იცის, მაგრამ ამ ერთეულს დიდი ისტორია აქვს. გემების სიჩქარის გასაზომად ადრე გამოიყენებოდა ჟურნალი იმავე მანძილზე მიბმული კვანძებით. თანამედროვე სპიდომეტრები ბევრად უფრო სრულყოფილი გახდა, მაგრამ სახელი შენარჩუნდა.
და ავტომობილის ცხენის ძალის გაზომვა ასევე ეფუძნება რეალურ ფაქტს. ორთქლის ძრავის გამომგონებელმა ჯეიმს უაითმა თავისი აღმოჩენის სარგებელი ამ გზით აჩვენა. 1 ცხენის ძალაზე ნაკლები, მან გამოთვალა ტვირთის მასა, რომელსაც ცხენი ასწევდა წუთში.
