Metr
Obsah boxu
Metr (značka m) je základní jednotka délky v Mezinárodní soustavě jednotek (SI). Je definován jako vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za časový interval 1/299 792 458 sekundy. Tato definice, přijatá v roce 1983, pevně svazuje metr s rychlostí světla, která je jednou ze základních fyzikálních konstant. Metr je základem metrické soustavy, která je dnes nejpoužívanějším systémem měření na světě.
⏳ Historie a vývoj definice
Cesta k dnešní definici metru byla dlouhá a odráží pokrok ve vědeckém poznání a technologii měření. Snahy o sjednocení měr a vah sahají do Velké francouzské revoluce.
Poledníkový metr (1791)
Původní definice, navržená Francouzskou akademií věd v roce 1791, byla založena na rozměrech Země. Metr byl stanoven jako jedna desetimiliontina vzdálenosti od severního pólu k rovníku, měřeno podél poledníku procházejícího Paříží. Toto měření, které prováděli astronomové Jean-Baptiste Joseph Delambre a Pierre Méchain v letech 1792–1799, bylo nesmírně náročné. Na základě výsledků byl vyroben první fyzický prototyp metru, tzv. mètre des Archives (archivní metr), z platiny.
Prototyp metru (1889)
Později se ukázalo, že měření zemského kvadrantu nebylo zcela přesné, například kvůli nezapočítání zploštění Země. Proto bylo v roce 1889 na první Generální konference pro míry a váhy (CGPM) rozhodnuto definovat metr pomocí fyzického etalonu. Metr byl nově definován jako vzdálenost mezi dvěma vrypy na mezinárodním prototypu metru, tyči ze slitiny 90 % platiny a 10 % iridia, při teplotě 0 °C. Tato tyč, spolu s několika kopiemi, je uložena v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy (BIPM) v Sèvres u Paříže.
Vlnový metr (1960)
S rozvojem fyziky v 20. století se hledaly přesnější a univerzálnější definice. Fyzický prototyp měl nevýhody – mohl být poškozen a nebyl všude dostupný. V roce 1960 byla přijata nová definice založená na vlnové délce světla. Metr byl definován jako 1 650 763,73 násobek vlnové délky oranžovo-červené spektrální čáry kryptonu-86 ve vakuu.
Současná definice (1983)
Nejnovější a dosud platná definice byla přijata na 17. CGPM v roce 1983. Definuje metr pomocí rychlosti světla ve vakuu (c), jejíž hodnota byla pevně stanovena na 299 792 458 metrů za sekundu. Z toho plyne, že metr je vzdálenost, kterou světlo ve vakuu urazí za 1/299 792 458 sekundy. Tato definice je výhodná, protože rychlost světla je neměnná přírodní konstanta. Jakékoli budoucí zpřesnění měření času tak automaticky zpřesní i realizaci metru. Tato změna byla součástí širší redefinice jednotek SI, která všechny základní jednotky navázala na fundamentální fyzikální konstanty.
📐 Násobky a díly
Pro vyjádření větších či menších vzdáleností se používají předpony SI. Díky desítkovému základu metrické soustavy jsou převody mezi nimi velmi jednoduché.
| Násobek | Název | Značka | Díl | Název | Značka |
|---|---|---|---|---|---|
| 101 | dekametr | dam | 10−1 | decimetr | dm |
| 102 | hektometr | hm | 10−2 | centimetr | cm |
| 103 | kilometr | km | 10−3 | milimetr | mm |
| 106 | megametr | Mm | 10−6 | mikrometr | µm |
| 109 | gigametr | Gm | 10−9 | nanometr | nm |
| 1012 | terametr | Tm | 10−12 | pikometr | pm |
🌍 Použití v praxi
Metr a jeho odvozeniny jsou všudypřítomné v každodenním životě, vědě i průmyslu.
- Běžný život: Měření výšky postavy, rozměrů nábytku, vzdáleností na mapě (kilometr), objemu (litr, což je decimetr krychlový).
- Stavebnictví: Plány budov, rozměry pozemků, délky potrubí a kabelů.
- Doprava: Vzdálenosti mezi městy (kilometr), rozchod kolejí (standardní je 1,435 m), délka vozidel.
- Věda a technika:
- Fyzika: Měření vlnových délek světla (nanometr), rozměrů atomů (pikometr).
- Astronomie: Vzdálenosti ve sluneční soustavě se často udávají v astronomických jednotkách, ale pro větší vzdálenosti se používá světelný rok nebo parsek, které jsou z metru odvozeny.
- Biologie a medicína: Velikost buněk a mikroorganismů (mikrometr).
- Strojírenství: Přesné rozměry součástek se měří v milimetrech a mikrometrech.
↔️ Vztah k jiným jednotkám
Ačkoliv je metrický systém dominantní, v některých zemích (USA, Libérie, Myanmar) a specifických oborech se stále používají jiné jednotky.
- Imperiální jednotky:
- Námořní a letecká doprava:
- 1 námořní míle = 1 852 metrů
- 1 stopa (pro udávání výšky letu) = 0,3048 metru
👶 Pro laiky: Co je to metr?
Představte si, že světlo je nejrychlejší věc ve vesmíru. Cestuje neuvěřitelně rychle. Kdybyste měli stopky, které by dokázaly změřit extrémně krátký čas, a změřili byste, jakou vzdálenost světlo uletí za jednu třísetmiliontinu sekundy, dostali byste přesně jeden metr.
Dříve se lidé snažili metr určit jinak. Nejdřív si řekli, že to bude určitá část vzdálenosti od severního pólu k rovníku. To bylo ale složité a ne úplně přesné. Pak si vyrobili speciální pravítko z drahého kovu a řekli: „Tohle je přesně metr.“ Jenže co kdyby se pravítko ztratilo nebo poškodilo?
Proto se vědci rozhodli použít něco, co je všude stejné a nemění se – rychlost světla. Je to jako říct, že metr je délka, kterou super-rychlý vesmírný posel (světlo) urazí za nepatrný, ale přesně daný zlomek sekundy. Díky tomu si může kdokoliv na světě, kdo má dostatečně přesné přístroje, „vyrobit“ svůj vlastní přesný metr, aniž by musel jet do Francie pro staré pravítko.