Системы единиц физических величин

В 1790 г. во Франции была создана система новых мер, «ос­нованных на неизменном прототипе, взятом из природы, с тем чтобы ее могли принять все нации». Большое значение введе­ния в России метрической системы мер, принятой в республиканской Франции законом от 7 апреля1795из пяти основных единиц, подчеркнул Д.И.Менделеев, предсказав большую роль всеобщего распространения метрической системы как средства содействия «будущему желанному сближению народов».

В метрической системе за основную единицу длины был при­нят метр, за единицу веса (в то время не делали различий между понятиями «вес» и «масса») — вес 1 см³ химически чистой воды при температуре около +4°С — грамм (позже — килограмм). В 1799 г. были изготовлены первые прототипы (эталоны) метра и килограмма. Кроме этих двух единиц метрическая система в сво­ем первоначальном варианте включала еще и единицы площади (ар — площадь квадрата со стороной 10 м), объем (стер), равный объему куба с ребром 1 м, вместимости (литр), равный объему куба с ребром 0,1 м. Она не являлась еще системой единиц в современном понимании и в ней еще не было четкого подразделения на основные и производные.

Впервые понятие о системе единиц как совокупности основ­ных и производных ввел немецкий ученый К.Ф.Гаусс в 1832 г. По его методу построения систем единиц различных величин сначала устанавливают или выбирают произвольно несколько величин независимо друг от друга. Единицы этих величин назы­вают основными, так как они являются основой построения системы единиц других величин. Единицы, выраженные через основные единицы, называют производными. Полная совокуп­ность основных и производных единиц, установленных таким путем, и является системой единиц физических величин.

В качестве основных единиц в системе, предложенной К, Ф. Гауссом, были приняты: единица длины — миллиметр, еди­ница массы — миллиграмм, единица времени — секунда. Эту систему единиц назвали абсолютной.

Первоначально были созданы системы единиц, основан­ные на трех единицах, и предпочтение отдавалось системам, построенным на единицах длины-массы—времени. Это такие системы, как МКС: метр—килограмм—секунда; СГС: санти­метр-грамм—секунда.

Наличие ряда систем единиц измерения физических величин, большое число внесистемных единиц и неудобства, возникаю­щие на практике в связи с пересчетами при переходе от одной системы к другой, вызвали необходимость создания единой уни­версальной системы единиц, которая охватывала бы все отрасли науки и техники и была бы принята в международном масштабе.

После многих предложений в 1960 г. XI Генеральная конфе­ренция по мерам и весам окончательно приняла новую систе­му, присвоив ей наименование Международная система еди­ниц  с сокращенным обозначением «SI», в русской транскрипции «СИ».

В последующие годы Генеральная конференция приняла ряд дополнений и изменений, в результате чего в системе стало семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела), дополнительные  и произ­водные единицы физических величин.

Организация объединенных наций по образованию, на­уке и культуре (ЮНЕСКО) призвала все страны — члены организации — принять эту Международную систему еди­ниц.

В нашей стране система СИ официально была принята пу­тем введения в 1963 г. соответствующего государственного стан­дарта, причем следует учесть, что в то время все государствен­ные стандарты имели силу закона и были строго обязательны для выполнения.

На сегодняшний день система СИ действительно стала меж­дународной, но вместе с тем применяются и внесистемные единицы, например тонна, сутки, литр, гектар и др. Метроло­ги имеют дело с большим массивом так называемых внесис­темных единиц, и поэтому возникает необходимость в класси­фикации этих «единиц». Существует несколько подходов к решению этого вопроса.

В Международном документе №2 МОЗМ единицы, не во­шедшие в СИ, группируются следующим образом:

1. Внесистемные единицы, допускаемые к применению на­равне с единицами СИ.

2. Единицы и их наименования, которые временно могут применяться до срока, который должен быть установлен на­циональным предписанием, и которые не должны применяться там, где это не было принято.

3. Единицы и их наименования, которые изымаются из об­ращения и не должны применяться.

Близкая к названной группировка приводится в словаре-справочнике основных терминов в области метрологии (1989):

1. Допускаемые к применению наравне с единицами СИ.

2. Допускаемые к применению в специальных областях.

3. Временно допускаемые.

4. Изъятые из употребления.

В силу традиции в научных исследованиях и спортивной практике часто используются единицы измерения, не относя­щиеся ни к СИ, ни к какой-либо другой системе единиц из­мерения.

Основную единицу системы СИ — килограмм массы (кг) — не следует путать с килограммом силы (кГ), который в силу традиции еще используется при измерениях.

Совершенствование методов спортивных измерений всегда связано с изобретением новых единиц измерения. Так, точ­ность измерения выносливости значительно повысилась с тех пор, как техника газового анализа стала общедоступной и аэробные возможности спортсмена начали оценивать величи­ной максимального потребления кислорода в пересчете на массу спортсмена (мл/кг/мин).