Obálka brožury Mezinárodní soustava jednotek
SI je celosvětově nejrozšířenější měrná soustava, která se používá jak v běžném obchodě, tak ve vědě. Tento systém byl téměř celosvětově přijat, pouze Barma, Libérie a Spojené státy nepřijaly jednotky SI jako svůj oficiální systém měr a vah. Zatímco pouze v USA se metrické jednotky běžně nepoužívají mimo oblast vědy, medicíny a státní správy, Velká Británie oficiálně přijala politiku částečné metrizace, aniž by měla v úmyslu zcela nahradit imperiální jednotky. Kanada ji přijala pro většinu účelů, ale imperiální jednotky, které se používají ve Spojených státech, jsou stále legálně povoleny a zůstávají běžně používány v několika odvětvích kanadské společnosti, zejména ve stavebnictví a na železnici.
Metrický systém vymyslela skupina vědců (mezi nimiž byl i Antoine-Laurent Lavoisier, známý jako „otec moderní chemie“), kteří byli pověřeni Národním shromážděním a francouzským králem Ludvíkem XVI., aby vytvořili jednotný a racionální systém měr. Dne 1. srpna 1793 přijal Národní konvent nový desítkový metr s předběžnou délkou i ostatní desítkové jednotky s předběžnými definicemi a termíny. Dne 7. dubna 1795 (Loi du 18 germinal, an III) nahradily termíny gram a kilogram dřívější termíny gravet (správně miligrave) a grave a 22. června 1799, poté co Pierre Méchain a Jean-Baptiste Delambre dokončili svůj průzkum, byl definitivní standardní metr uložen ve Francouzském národním archivu. Dne 10. prosince 1799 (měsíc po Napoleonově státním převratu) byl ve Francii definitivně přijat metrický systém.
Touha po mezinárodní spolupráci v oblasti metrologie vedla v roce 1875 k podpisu Úmluvy o metru, smlouvy, která založila tři mezinárodní organizace dohlížející na dodržování metrických standardů:
Metrický systém prošel v historii řadou variant a rozšířil se po celém světě, kde nahradil mnoho tradičních měrných systémů. Na konci druhé světové války se po celém světě stále používala řada různých měrných systémů. Některé z těchto systémů byly variantami metrické soustavy, zatímco jiné vycházely z obvyklých systémů. Bylo uznáno, že k prosazení celosvětového systému měření je třeba podniknout další kroky. V důsledku toho 9. generální konference o mírách a vahách (CGPM) v roce 1948 požádala Mezinárodní výbor pro míry a váhy (CIPM), aby provedl mezinárodní studii potřeb vědeckých, technických a vzdělávacích komunit v oblasti měření.
Na základě výsledků této studie rozhodla 10. konference CGPM v roce 1954, že je třeba vytvořit mezinárodní soustavu odvozenou od šesti základních jednotek, která by kromě mechanických a elektromagnetických veličin umožňovala i měření teploty a optického záření. Doporučených šest základních jednotek je metr, kilogram, sekunda, ampér, stupeň Kelvina (později přejmenovaný na kelvin) a kandela. V roce 1960 byl 11. zasedání CGPM tento systém pojmenován Mezinárodní soustava jednotek, zkráceně SI z francouzského názvu Le Système international d’unités. BIPM také označila SI jako „moderní metrický systém“.
Sedmou základní jednotku, krtka, přidala 14. CGPM v roce 1971.
Jeden z výborů CIPM, CCU, navrhl řadu změn definic základních jednotek používaných v soustavě SI. Na zasedání CIPM v říjnu 2010 bylo konstatováno, že návrh není úplný, a očekává se, že CGPM se bude celým návrhem zabývat v roce 2015.
Mezinárodní soustava jednotek se skládá ze souboru jednotek a souboru předpon. Jednotky jsou rozděleny do dvou tříd – základní jednotky a odvozené jednotky. Existuje sedm základních jednotek, z nichž každá podle konvence představuje různé druhy fyzikálních veličin.
Odvozené jednotky vznikají násobením a dělením sedmi základních jednotek a dalších odvozených jednotek a jejich počet není omezen; například odvozenou jednotkou rychlosti v soustavě SI je metr za sekundu, m/s. Některé odvozené jednotky mají speciální názvy; například jednotka odporu, ohm, symbol Ω, je jednoznačně definována vztahem Ω = m2-kg-s-3-A-2, který vyplývá z definice veličiny elektrický odpor. Radián a steradián, které kdysi měly zvláštní status, jsou nyní považovány za bezrozměrné odvozené jednotky.
K jednotce lze přidat předponu, aby vznikl násobek původní jednotky. Všechny násobky jsou celočíselné mocniny deseti a nad sto(th) jsou všechny celočíselné mocniny tisíce. Například kilo- označuje násobek tisíce a mili- označuje násobek tisícovky; proto je tisíc milimetrů na metr a tisíc metrů na kilometr. Předpony se nikdy nekombinují a násobky kilogramu se pojmenovávají, jako by základní jednotkou byl gram. Miliontina metru je tedy mikrometr, nikoli milimilimetr, a miliontina kilogramu je miligram, nikoli mikrokilogram.
Kromě jednotek SI existuje také soubor jednotek, které nejsou součástí SI a které jsou akceptovány pro použití se soustavou SI, včetně některých běžně používaných nesouvislých jednotek, jako je například litr.
Zápis symbolů jednotek a hodnot veličin
Metrologové pečlivě rozlišují mezi definicí jednotky a její realizací. Definice každé základní jednotky SI je sestavena tak, aby byla jedinečná a poskytovala spolehlivý teoretický základ, na němž lze provádět co nejpřesnější a nejreprodukovatelnější měření. Realizace definice jednotky je postup, kterým lze definici použít ke stanovení hodnoty a související nejistoty veličiny stejného druhu jako jednotka. Popis toho, jak se definice některých důležitých jednotek realizují v praxi, je uveden na internetových stránkách BIPM. Nicméně „k realizaci jakékoli jednotky SI lze použít jakoukoli metodu, která je v souladu s fyzikálními zákony“. (p. 111).
Definice pojmů „veličina“, „jednotka“, „rozměr“ atd., které se používají při měření, jsou uvedeny v Mezinárodním slovníku metrologie.
Veličiny a rovnice, které definují jednotky SI, se nyní označují jako Mezinárodní soustava veličin (ISQ) a jsou uvedeny v normě ISO/IEC 80000 Veličiny a jednotky.
Vztahy mezi navrženými definicemi jednotek SI (barevně) a sedmi fyzikálními konstantami (šedě) s pevně stanovenými číselnými hodnotami v navržené soustavě.
Když byl v roce 1960 metr nově definován, byl kilogram jedinou základní jednotkou SI, která se opírala o konkrétní artefakt. Po rekalibraci v letech 1996-1998 navíc došlo ke zřetelným rozdílům mezi různými prototypy kilogramů.
Na svém 23. zasedání (2007) CGPM pověřila CIPM, aby prozkoumala používání přirozených konstant jako základu všech měrných jednotek namísto tehdy používaných artefaktů. Na zasedání CGPM, které se konalo v září 2010 v Readingu ve Velké Británii, bylo v zásadě odsouhlaseno usnesení a návrh změn v brožuře SI, které měly být předloženy na příštím zasedání CIPM v říjnu 2010. Návrhy, které CCU předložila, byly následující:
Na zasedání CIPM v říjnu 2010 bylo konstatováno, že „podmínky stanovené Generální konferencí na jejím 23. zasedání nebyly dosud zcela splněny. Z tohoto důvodu CIPM v současné době nenavrhuje revizi SI“. CIPM nicméně na 24. zasedání CGPM navrhla usnesení, v němž byly v zásadě odsouhlaseny změny, které měly být dokončeny na příštím zasedání CGPM v roce 2014.
Vztah mezi jednotkami používanými v různých soustavách je dán konvencí nebo základní definicí jednotek. Převod jednotek z jedné soustavy do druhé se provádí pomocí převodního koeficientu. Existuje několik kompilací převodních koeficientů; viz například dodatek B dokumentu NIST SP 811.
CIA tvrdí, že tři státy nepřijaly Mezinárodní soustavu jednotek jako svůj oficiální systém měření: Myanmar (Barma), Libérie a Spojené státy americké.
Téměř celosvětové přijetí metrického systému jako nástroje ekonomiky a každodenního obchodu bylo do jisté míry založeno na tom, že v mnoha zemích neexistovaly zvykové systémy, které by adekvátně popisovaly některé pojmy, nebo na snaze standardizovat mnoho regionálních rozdílů ve zvykovém systému. Přijetí metrického systému ovlivnily také mezinárodní faktory, protože v mnoha zemích se zvýšil objem obchodu. Pro použití ve vědě zjednodušují předpony SI práci s velmi velkými a malými množstvími.
Dolaďování definic metrických základních jednotek, ke kterému docházelo v posledních 200 letech, kdy se odborníci pravidelně snažili najít přesnější a reprodukovatelnější metody, nemá vliv na každodenní používání metrických jednotek. Vzhledem k tomu, že většina běžně používaných jednotek jiných než SI, jako jsou americké obvyklé jednotky, je definována v jednotkách SI, má jakákoli změna definice jednotek SI za následek i změnu definice starších jednotek.
Směrnice umožňovaly výjimku z používání jednotek SI v oblastech, kde byly na základě mezinárodní smlouvy dohodnuty jiné měrné jednotky nebo kde se v celosvětovém obchodě všeobecně používají. Povolovaly také používání doplňkových ukazatelů vedle jednotek uvedených ve směrnici, nikoli však místo nich. V původní podobě měla směrnice 80/181/EHS stanoveno konečné datum pro používání těchto ukazatelů, ale s každou změnou se toto datum posouvalo, až v roce 2009 byly doplňkové ukazatele povoleny na dobu neurčitou.
Dopravní značka vzdálenosti čínské rychlostní silnice ve východním Pekingu. Ačkoli je hlavní text v čínštině, vzdálenosti jsou psány mezinárodně uznávanými znaky.
V čínštině:
Základní jednotky jsou 米 mǐ „metr“, 升 shēng „litr“, 克 kè „gram“ a 秒 mǐao „sekunda“.
Některé ukázkové předpony jsou 分 fēn „deci“, 厘 lí „centi“, 毫 háo „mili“ a 微 wēi „mikro“.
Tyto znaky se nekombinují do jednoho znaku,
takže například centimetry jsou jednoduše 厘米 límǐ.
V Mezinárodní soustavě jednotek (SI) (BIPM, 2006) definice metru stanovuje rychlost světla ve vakuu c0, definice ampéru stanovuje magnetickou konstantu (nazývanou také permeabilita vakua) μ0 a definice molu stanovuje molární hmotnost atomu uhlíku 12 M(12C) na přesné hodnoty uvedené v tabulce [Tabulka 1, str. 7]. Protože elektrická konstanta (nazývaná také permitivita vakua) souvisí s μ0 vztahem ε0 = 1/μ0c02, je také přesně známa.