公尺

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公尺
單位制: 國際單位制基本單位
量的名稱 長度
符號: m
單位換算
1 m 相當於
   美國常用單位    ≈ 3.2808 ft
        ≈ 39.370 in

公尺,中國大陸和香港作,台灣作公尺英式英文metre美式英文meter),是國際單位制基本長度單位,符號為m[1]1公尺的長度最初定義為通過巴黎子午線上從地球赤道北極點的距離的千萬分之一。其後隨著人們對度量衡學的認識加深,公尺的長度的定義幾經修改。從1983年至今,公尺的長度已經被定義為「真空中於1/299792458秒內行進的距離」。[2]

歷史[編輯]

提出及命名[編輯]

1688年,英國哲學家和教士約翰·威爾金斯英語John Wilkins在一篇文章中提到,需要一個十進制的標準的長度單位系統[3]。1675年,義大利科學家提托·李維歐·布拉提尼英語Tito Livio Burattini在他的著作Misura Universale使用了 metro cattolico這個詞 (意思是 "天主的 [比如說通用] 公尺"),這個詞是從希臘語 μέτρον καθολικόνmétron katholikón)衍生而來的,意思是"一種通用測量單位"。[4]1789年法國大革命勝利後,國民公會命令法國科學院組織一個委員會來標準的度量衡制度。委員會提議了一套新的十進制的度量衡制度,並建議以通過巴黎子午線上從地球赤道北極點的距離的千萬分之一作為標準單位[5]。他們將這個單位稱之為mètre,意即「測量」[6][7][8]。法國國民公會在1793年採納了這套系統。mètre出現在英語裡可以追溯到1797年[9]

法國敦刻爾克鐘樓,為公尺標準所測子午線弧的北端
巴塞隆納蒙特惠奇堡,為公尺標準所測子午線弧的南端

子午線的定義[編輯]

在1688年,威爾金斯建議用鐘擺的方法來確定標準長度[3]。另外一種方法建議使用子午線上從地球赤道北極點的距離的千萬分之一來作為標準長度。最後法國科學院在1791年選定了子午線的定義。該院認為要確保基本單位恆定不變,應以自然的物理量為基礎。而地球表面的各處的重力輕微的不同,會影響鐘擺的測量。 法國科學院指派了讓·巴蒂斯特·約瑟夫·德朗布爾英語Jean Baptiste Joseph Delambre皮埃爾·梅尚領導了一隻勘測隊,測定了從敦刻爾克鐘樓到巴塞隆納蒙特惠奇堡的距離,以確定這段子午線的弧長。這段弧長是巴黎子午線的一部分。這次勘測從1792年持續到1799年。

儘管地球不規則的表面並不是完美的球形,但法國還是在1793年採納了這次測量的結果來確定標準公尺的長度。日後人們發現,由於誤算了地球的扁率而錯算了弧長,第一個存檔公尺原器的長度比子午線定義的公尺少1/5公釐。但這個長度還是被當作了標準。也因此,最後地球通過極點的周長要比4千萬公尺多一點(4000,7863m)。[10]

公尺原器[編輯]

1874年製作公尺原器。
1889年國際度量衡局改良第一代公尺原器的設計,所製作了的X形合金棒,在1889年-1960年間都是公尺的標準。

當子午線的測量還在進行時,委員會就根據臨時結果定製了一系列的金棒。當最後結果出來後,委員會選取了最接近測量計算結果的鉑金棒作為公尺原器(Mètre des Archives),並於1799年6月22日存放在國家檔案館內。[11]

19世紀80年代,處於對精確度的要求,召開了一系列的國際大會來設計新的公尺標準。1875年的公尺制公約(「Convention du Mètre」)要求在法國塞夫爾建立一個永久的國際度量衡局(BIPM: Bureau International des Poids et Mesures)。這個新組織將保存新的公尺原器和國際公斤原器,並向各國分發公尺原器複製品,以及管理公尺制單位和非公尺制單位間的轉換。該組織在1889年在首屆國際度量衡大會(CGPM: Conférence Générale des Poids et Mesures)召開時用合金(90%的鉑和10%的銥)製造了一個新的公尺原器,並規定在冰的熔點溫度時所測量到的國際公尺原器上兩道刻度之間的距離為1公尺。[12]

科學定義的演變[編輯]

1960年國際度量衡大會改用86Kr)原子的2p10與5d5能級躍遷輻射在真空中的波長的165,0763.73倍定為標準公尺[13]

最新的公尺的定義於1983年國際度量衡大會重新制定。因為86Kr)不易取得,所以此次定義時使用了自然中隨處可見的,並且在70年代光速的測定已非常精確,所以最終定義為「真空中行進1/299,792,458秒的距離」為一標準公尺[2]。故此,一旦光速得到更精準的量度,改變的數值會是公尺而非光速。

公尺的各級單位[編輯]

公尺(m)的SI倍數
分數 倍數
符號 名稱 符號 名稱
10−1 m dm 公寸 101 m dam 公丈
10−2 m cm 公分 102 m hm 公引
10−3 m mm 公釐 103 m km 公里
10−6 m µm 微米 106 m Mm 百萬公尺
10−9 m nm 奈米 109 m Gm 吉公尺
10−12 m pm 皮米 1012 m Tm 兆公尺
10−15 m fm 飛米 1015 m Pm 拍公尺
10−18 m am 阿米 1018 m Em 艾公尺
10−21 m zm 介公尺 1021 m Zm 皆公尺
10−24 m ym 攸公尺 1024 m Ym 佑公尺
常用單位以粗體標示

和其他單位的轉換[編輯]

公尺單位
(= 非SI單位
SI單位
(= 公尺單位)
1 公尺 1.0936 1 0.9144 公尺
1 公尺 39.370 英寸 1 英寸 0.0254 公尺
1 公分 0.39370 英寸 1 英寸 2.54 公分
1 公釐 0.039370 英寸 1 英寸 25.4 公釐
1 公尺 1×1010 1 埃 1×10−10 公尺
1 奈米 10 1 埃 100 皮米

參考資料[編輯]

  1. ^ Base unit definitions: Meter. National Institute of Standards and Technology. [2010-09-28]. 
  2. ^ 2.0 2.1 17th General Conference on Weights and Measures (1983), Resolution 1.. [2012-09-19]. 
  3. ^ 3.0 3.1 Wilkins c. 2007
  4. ^ George Sarton. The First Explanation of Decimal Fractions and Measures (1585). Together with a History of the Decimal Idea and a Facsimile (No. XVII) of Stevin's Disme. Isis. 1935, 23 (1): 153–244. 
  5. ^ ('decimalization is not of the essence of the metric system; the real significance of this is that it was the first great attempt to define terrestrial units of measure in terms of an unvarying astronomical or geodetic constant.) The metre was in fact defined as one ten millionth of one quarter of the earth's circumference at sea-level.' Joseph Needham, Science and Civilisation in China, Cambridge University Press, 1962 vol.4, pt.1, p.42.
  6. ^ Paolo Agnoli,Il senso della misura: la codifica della realtà tra filosofia, scienza ed esistenza umana, Armando Editore, 2004 pp.93-94,101.
  7. ^ Rapport sur le choix d'une unité de mesure, lu à l'Académie des sciences, le 19 mars 1791
  8. ^ Paolo Agnoli and Giulio D』Agostini,'Why does the meter beat the second?,' December, 2004 pp.1-29.
  9. ^ Oxford English Dictionary, Clarendon Press 2nd ed.1989, vol.IX p.697 col.3.
  10. ^ Humerfelt 2010
  11. ^ "Métrique", Grand dictionnaire universel du XIXe siècle, 11, Paris: Pierre Larousse, 1874, pp. 163–64.
  12. ^ National Institute of Standards and Technology 2003; Historical context of the SI: Unit of length (meter)
  13. ^ Marion, Jerry B. Physics For Science and Engineering. CBS College Publishing. 19823: . ISBN 4-8337-0098-0. 

參考書目[編輯]


參看[編輯]