ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ, единицы измерения физических величин. Е. и. возникли на ранних стадиях развития материальной культуры и первоначально охватывали незначительное число физических величин (длина, масса, площадь, объем), различных в разных странах и географических р-нах. Образовалось большое количество различных по размерам и наименованиям единиц. Расширение торговых связей между народами, развитие науки и техники привели к необходимости унификации Е. и. и создания системы единиц. В 1795 г. во Франции впервые была разработана и утверждена специальным правительственным декретом метрическая система мер, в к-рой за единицу длины был принят метр, представляющий собой десятимиллионную часть 1/4 длины парижского географического меридиана. Это решение было обусловлено желанием положить в основу системы единиц такую единицу, к-рую можно увязать с практически неизменным объектом природы. Размеры и наименования других единиц в этой системе были выбраны с учетом возможности их последующего использования и в других странах. В 1875 г. 17 стран, в т. ч. и Россия, подписали Метрическую конвенцию для обеспечения международного единства измерений и усовершенствования метрической системы мер. В России эта система единиц была допущена к применению (в необязательном порядке) в 1899 г. и введена в качестве обязательной декретом СНК РСФСР от 14 сентября 1918 г., а для СССР — постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 г. К 1972 г. Метрическую конвенцию подписало 41 государство. Создано Международное бюро мер и весов, организован Международный комитет мер и весов, регулярно созываются генеральные конференции по мерам и весам.

На основе метрической системы мер возникли частные, охватывающие отдельные разделы физики или техники системы единиц, а также внесистемные единицы. При этом системные Е. и. подразделяются на основные единицы (напр., метр, секунда, килограмм), выбираемые произвольно, и производные единицы (напр., метр в секунду, килограмм на кубический метр и т. д.), образуемые по уравнениям связи между величинами. Внесистемные Е. и. исторически образованы вне связи с построением систем единиц. Эти единицы делят на независимые (определяемые без помощи других единиц, напр, градус Цельсия, равный 0,01 промежутка между температурами таяния льда и кипения воды) и произвольно выбранные, но определяемые через другие единицы (напр., лошадиная сила, равная 735,5 Вт; бар, равный 10 Н/м, и т. д.); нек-рым единицам присвоено наименование в честь какого-либо выдающегося ученого (напр., дальтон — в честь англ. химика и физика Дж. Дальтона; один дальтон численно равен массе одного атома водорода).

В целях практического удобства выражения величин, значительно отличающихся от основных единиц измерения, используют кратные и дольные единицы (напр., килограмм и миллиграмм — тысяча грамм или тысячная доля грамма соответственно). В метрических системах Е. и. кратные и дольные единицы (за исключением единиц времени и угла) образуются умножением системной единицы на 10ⁿ, где n — положительное или отрицательное число (напр., 1 кг = 10³ г, 1 г = 10³ кг). Каждому из таких чисел (см. ниже табл. 9) соответствует одна из принятых десятичных приставок (кило-, мега- и т. д.).

В практику различных областей науки и техники вошло шесть основных систем единиц (МКГСС, МКСА, МКСГ, МСС, МКС и СГС), на базе которых возникла, а начиная с 1960 г. стала преимущественно применяться во все большем числе стран Международная система единиц — Sistem International — SI (СИ).

В системе единиц МКГСС основными единицами являются метр (единица длины), килограмм-сила (единица силы), секунда (единица времени); система не согласована (не когерентна) с единицами электрических и магнитных величин. С принятием Международной системы единиц эта система постепенно выходит из употребления. При необходимости систему МКГСС применяют дополнительно к Международной системе единиц или к другим единицам, допускаемым к применению.

Система единиц МКСА — система единиц электрических и магнитных величин. Основные единицы: метр (единица длины), килограмм (единица массы), секунда (единица времени) и ампер (единица силы электрического тока). Система единиц МКСА вошла составной частью в Международную систему единиц.

Система единиц МКСГ — система единиц тепловых величин. Основные единицы: метр (единица длины), килограмм (единица массы), секунда (единица времени), кельвин (единица термодинамической температуры). Эта система единиц также вошла в Международную систему единиц.

Система единиц МСС — система единиц для световых величин. Основными единицами в этой системе являются метр (единица длины), секунда (единица времени) и свеча (единица силы света). Система единиц МСС — часть Международной системы единиц.

Системы единиц МКС — системы единиц для механических и акустических величин. Основные единицы: метр (единица длины), килограмм (единица массы), секунда (единица времени). Системы единиц МКС вошли в качестве составных частей в Международную систему единиц.

Системы единиц СГС — системы единиц механических, акустических, электрических и магнитных величин. Основные единицы: сантиметр (единица длины), грамм (единица массы) и секунда (единица времени). В рамках систем СГС некоторые единицы получили собственное наименование: дина (единица силы), эрг (единица работы и энергии), пуаз (единица динамической или просто вязкости), стокс (единица кинематической вязкости), максвелл (единица магнитного потока), гаусс (единица магнитной индукции), гильберт (единица магнитодвижущей силы), эрстед (единица напряженности магнитного поля). На практике применяют семь видов систем СГС для электрических и магнитных величин: электростатическая — СГСЭ (диэлектрическая проницаемость вакуума принята равной безразмерной единице); электромагнитная — СГСМ (магнитная проницаемость вакуума принята за безразмерную единицу); симметричная СГС, или система Гаусса (электрические единицы совпадают с электрическими единицами системы СГСЭ, а магнитные — с магнитными единицами СГСМ); СГСе0 (магнитная проницаемость вакуума — четвертая основная единица); СГСФ (четвертая основная единица — единица электрического заряда — франклин); СГСБ (четвертая основная единица — единица силы электрического тока — био).

В физике и технике преимущественно применяют симметричную систему СГС.

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц. С 1 января 1963 г. в СССР Международная система единиц была рекомендована для предпочтительного применения во всех областях науки, техники и народного хозяйства (ГОСТ 9867—61 «Международная система единиц») с целью унификации единиц измерения. В основу Международной системы единиц положены семь основных единиц (длины, массы, времени, силы электрического тока, термодинамической температуры, количества вещества и силы света), а также две дополнительные единицы (для плоского угла и телесного угла). Все остальные единицы измерения являются их производными и образуются по уравнениям связи между физ. величинами, соответствующими простейшей форме тел или явлений. Принятие для всех стран единой Международной системы единиц физ. величин призвано устранить трудности, связанные с переводом численных значений физ. величин, а также констант из какой-либо действующей системы единиц (СГС, МКС и др.) в другую.

Международная организация по вопросам образования, науки и культуры при ООН (ЮНЕСКО) предложила всем странам — членам этой организации — принять Международную систему единиц.

Основные правила обозначения единиц Meждународной системы и пользования ими.

1. Обозначение единиц, наименование которых дано по имени ученого, предусматривает написание их с прописной буквы, напр.: ампер — А, вольт — В, ватт — Вт, рентген — P и т. д. Все остальные обозначения пишут со строчной буквы.

2. Применение сокращенных обозначений вместо полных наименований единиц, а также помещение обозначений единиц в строку с формулами, выражающими зависимость между величинами, не допускается. Напр., следует писать «сила выражается в ньютонах», «сила составляет 1 Н», но нельзя писать: «сила выражается в Н».

3. Наименование Е. и. при цифре не склоняют. Напр., 10 моль, 10 Ом, но не 10 молей и не 10 омов.

4. Обозначение единицы помещают в строку с числовым значением величины без переноса на следующую строку; между последней цифрой и буквенным обозначением единицы оставляют пропуск.

5. Обозначение единиц, входящих в произведение, разделяется точками по средней линии, напр. Н-м (ньютон-метр). В обозначении единиц, образуемых делением, применяют косую линию, напр, кг/м³ (килограмм на кубический метр). При этом произведение единиц в знаменателе заключают в скобки, напр. Вт (м²•К) — ватт на метр квадратный-кельвин.

Ниже (табл. 1—8) приводятся основные, дополнительные, а также производные и некоторые наиболее укоренившиеся единицы (устаревшие, внесистемные и др.). При пользовании таблицами следует иметь в виду следующее:

а) единицы измерений Международной системы выделены полужирным шрифтом, единицы измерений, не вошедшие в нее, даны обычным шрифтом, а единицы измерений, применяемые ранее, но подлежащие изъятию из практического употребления, даны со звездочкой;

б) поскольку до принятия Международной системы единиц буквенные обозначения единиц измерения во многих отечественных изданиях, и в частности в изданиях БМЭ, давались курсивом, то обозначение соответствующих единиц измерения вначале дается по Международной системе единиц, т. е. прямым шрифтом (без курсива), а рядом в скобках обозначение, применяемое ранее, курсивом, напр, с (сек), Вт (вт), P (р) и т. д.;

в) понятие размерности (т. е. условного обозначения величин), представленное в одной из граф таблиц 1—8, отражает связь данной физ. величины с основными величинами системы единиц (табл. 1) и является произведением основных величин, возведенных в соответствующие степени. Напр., размерность силы в Международной системе единиц представляет собой выражение:

LMT^-2 или м•кг/с²

где L, М и T — размерности длины, массы и времени (метр, килограмм и секунда соответственно). Все члены уравнения, описывающего какой-либо физ. процесс, должны иметь одинаковую размерность;

г) все принятые международные сокращения единиц измерения даются в соответствии с Международной системой единиц.

В табл. 1—9 перечислены основные, дополнительные, важнейшие производные единицы Международной системы единиц (СИ), а также некоторые внесистемные единицы измерения, не вошедшие в систему СИ.

Дополнительные указания к пользованию таблицами

1. Полужирным шрифтом обозначены единицы Международной системы единиц (СИ).

2. Звездочкой обозначены единицы измерения, не вошедшие в Международную систему единиц и подлежащие изъятию.

3. Единицы измерения, не вошедшие в Международную систему единиц, но допускаемые к применению, даются обычным прямым шрифтом.

4. Обозначения соответствующих единиц измерения вначале даются по Международной системе единиц прямым шрифтом без курсива, а рядом в скобках приводятся обозначения, применяемые ранее, напр.: с (сек), Вт (вт), м (м) и т. д.

Таблица 1. ОСНОВНЫЕ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ (СИ). (Пояснения к таблице — см. текст статьи)

Таблица 2. Важнейшие единицы механических величин, пространства и времени