Om du bor i USA kan du bli förlåten för att du har en mindre tydlig förståelse av det metriska mätsystemet, även känt som Système Internationale (SI). USA är ett av endast tre länder som fortfarande använder det kejserliga systemet, och dess anslutning till brittiska enheter är den enda anledningen till att systemet inte är föråldrat.
Det metriska systemet, som man kan karakterisera som meterskalan, har sitt ursprung i Frankrike, vars regering antog det 1795. Även om det tog nästan 200 år, britterna gjorde så småningom samma sak, följt av praktiskt taget alla andra länder, inklusive de två närmaste grannländerna och de viktigaste handelspartnerna i USA, Kanada och Mexiko.
Otroligt nog är några av de brittiska enheter som för närvarande används i USA inte ens de som antogs av den brittiska regeringen 1824, utan föråldrade sådana som britterna kasserade vid den tiden.
Forskare, köpmän och regeringar föredrar det metriska systemet av goda skäl. Till exempel har den bara sju grundläggande enheter, från vilka alla andra är härledda. Den använder steg om 10 istället för 12, och den grundläggande enheten, mätaren, är baserad på fysisk standard som kan verifieras var som helst.
Hjärtat i det metriska systemet – meter
Fadern till det metriska systemet var en kyrkoherde som bodde i Lyon, Frankrike från 1618 till 1694. Gabriel Mouton hade en doktorsexamen i teologi, men han var också en aktiv vetenskapsman och astronom. Hans förslag om ett mätsystem baserat på decimalbråk stöddes av armaturer som fysikern Christiaan Huygens och matematikern Gottfried Wilhelm von Leibniz, och det studerades av Royal Society. Det tog dock hundra år för forskare att förfina systemet och övertala Frankrikes regering att anta det.
Den grundläggande enhet som Mouton föreslog var milliare, som definierades till att vara en sekunds longitud på jordens yta vid ekvatorn. Detta delades upp genom division med 10 i sådana underenheter som centuria, decuria och virga.
Fast ingen av dessa enheter som slutade användas, tog forskarna till sig Moutons grundläggande idé att basera mätsystemet på en geofysisk standard.
När den franska regeringen först antog det metriska systemet blev mätaren basenheten. Ordet kommer från det grekiska ordet metron, som betyder ”att mäta”, och det definierades ursprungligen som en tiomiljondel av avståndet mellan ekvatorn och nordpolen längs en meridian som passerar genom Paris.
Definitionen har förändrats under åren, och idag definieras den som den sträcka ljuset färdas genom ett vakuum på exakt 1/299792458 sekunder. Denna definition är baserad på ljusets hastighet, som är exakt 299 792 458 meter per sekund.
Använda prefix i den metriska systemskalan
Det metriska systemet registrerar alla längdmått i meter, bråkdelar av meter eller multiplar av meter, och undviker på så sätt behov av flera enheter, såsom tum, fot och miles. I SI-systemet har varje steg på 1 000 som flyttar decimalen för en mätning tre platser åt höger eller vänster, ett prefix. Dessutom finns prefix för en tiondel och en hundradel, samt för 10 och 100.
Om du mäter avstånden mellan städer behöver du inte uttrycka dem i tusentals meter. Du kan använda kilometer. På samma sätt behöver forskare som mäter atomavstånd inte uttrycka dem i miljarddelar av en meter.
Area och volymenheter
När du mäter längd, mäter du i en dimension. Utöka dina mått till två dimensioner för att bestämma arean, så blir enheterna kvadratmeter. Lägg till en tredje dimension och du mäter volymen i kubikmeter. Du kan inte göra den här enkla utvecklingen när du använder brittiska enheter, eftersom det brittiska systemet har olika enheter för alla tre kvantiteter och till och med har mer än en enhet för längd.
Kvadratmeter är inte särskilt användbara enheter för att mäta små ytor, t.ex. ytan av en solcell. För små ytor är det vanligt att konvertera kvadratmeter till kvadratcentimeter. För stora områden är kvadratkilometer mer användbara. Omräkningsfaktorerna är 1 kvadratmeter = 10
4kvadratcentimeter = 10− 6 kvadratkilometer.
Vid volymmätning i SI-systemet är liter mer användbara enheter än kubikmeter , mest för att en kubikmeter är för stor att bära. En liter definieras som 1 000 kubikcentimeter (vilket också kallas milliliter), vilket gör den lika med 0,001 kubikmeter.
De sex andra grundläggande enheterna
Förutom mätaren definierar det metriska systemet endast sex andra enheter, och alla andra enheter härleds från dessa. De andra enheterna kan ha namn, till exempel newton (kraft) eller watt (effekt), men dessa härledda enheter kan alltid uttryckas i termer av de fundamentala. De sex grundläggande enheterna är:
Sekund (s)
Detta är enheten för tid. Tidigare var det baserat på längden på en dag, men nu när vi vet att ett dygn faktiskt är mindre än 24 timmar behövs en mer exakt definition. Den officiella definitionen av en sekund baseras nu på vibrationerna från cesium-133-atomen.
Kilogram (kg)
Enheten för massa i systemet som använder mätarens mätning är kilogram. Eftersom detta är 1 000 gram verkar det inte vara en grundläggande enhet, men grammet är endast användbart när man mäter längden i centimeter. Systemet som mäter i meter, kilogram och sekunder kallas för MKS-systemet. Det som mäter i centimeter, gram och sekunder är CGS-systemet.
Kelvin (K)
Tvärtemot vad man kan förvänta sig, mäts inte temperaturen på Celsiusskalan i SI-systemet, även om länder som använder det metriska systemet tenderar att mäta temperaturen i grader Celsius. De gör det för att konverteringen är så enkel. Graderna är lika stora, och en temperatur på 0 grader Celsius motsvarar 273,15 Kelvin. För att konvertera Celsius till Kelvin, lägg bara till 273,15.
Ampere (A)
Enheten för elektrisk ström definierar mängden elektrisk laddning som passerar en punkt i en ledare på en sekund. Det definieras som en coulomb, vilket är 6,241 × 1018 elektroner, per sekund
Mol
Detta är ett mått på mängden antal atomer i ett prov av en viss substans. En mol är antalet atomer i 12 gram (0,012 kg) av ett prov av kol-12.
Candela (cd)
Denna enhet går tillbaka till de dagar då ljus gav den enda artificiella belysningen. Det var mängden belysning som gavs i en steradian av ett enda ljus, men den moderna definitionen är lite mer komplex. En candela definieras som ljusstyrkan hos en given källa som avger monokromatiskt ljus med en frekvens på 5,4 x 1014 Hertz och har en strålningsintensitet på 1/683 watt per steradian. En steradian är ett cirkulärt tvärsnitt av en sfär som har en area som är lika med kvadraten på sfärens radie.
Andra härledda enheter i det metriska systemet
Det metriska systemet har 22 namngivna enheter som är härledda från de sju grundläggande. De flesta, men inte alla, av dessa är uppkallade efter framstående vetenskapsmän som gjort betydande insatser inom det område där enheterna är relevanta. Till exempel är enheten för kraft uppkallad efter Sir Isaac Newton, som lade grunden för mekanik, studiet av kroppar i vila och i rörelse. Ett annat exempel är enheten för elektrisk kapacitans, farad, som är uppkallad efter Micheal Faraday, en pionjär inom studiet av elektromagnetism.
Mätvärde vs. Engelska mätsystem
Jämfört med det engelska systemet, som är en samling enheter skapade på den engelska marknaden, det metriska systemet är elegant, exakt och baserat på universella fysiska standarder.
Det är något av ett mysterium varför Engelska systemet är fortfarande i bruk i USA, särskilt med tanke på att kongressen antog Metric Conversion Act 1975 för att samordna den ökande användningen av det metriska systemet i det landet. En metrisk styrelse inrättades och statliga myndigheter var tvungna att använda det metriska systemet. Problemet är att konvertering var frivillig för allmänheten, och de flesta ignorerade helt enkelt styrelsen, som upplöstes 1982.
Man kan säga att den enda Anledningen till den fortsatta användningen av det engelska systemet i USA är vanans kraft. Det är en sanning att gamla vanor dör hårt, men med tanke på elegansen i det metriska systemet och det faktum att hela världen nu använder det, är det osannolikt att någon som använder det engelska systemet kommer att fortsätta göra det mycket längre.
Förändring kan verka skrämmande, men det metriska systemet designades av forskare för att vara lätt att använda, och det är en fördel som uppväger envis efterlevnad av tradition.
