Почему в СИ системе используется килограмм вместо грамма — история и объяснение

Когда мы говорим о массе, первой единицей измерения, которая приходит нам в голову, обычно является грамм. И все же в Системе Международных Единиц (СИ) используется другая единица — килограмм. Почему так произошло?

Оказывается, история связанная с этим выбором имеет достаточно длинную предысторию. Впервые грамм был использован в системе мер и весов в 1793 году во Франции. Это было частью плана метрической революции, которая стремилась унифицировать систему измерения во Франции и сделать ее легкой в использовании и понимании.

Однако, когда в 1875 году была создана Международная Комиссия По Единицам Измерения (CIPM), вопрос о выборе единицы массы стал снова актуальным. На тот момент, когда стандарты единиц измерения стали необходимы для международных торговых соглашений, существовало несколько претендентов на роль единицы массы.

Исторический контекст

Введение килограмма в качестве основной единицы массы в СИ системе единиц имеет свои исторические корни.

В начале развития метрической системы, килограмм не являлся основной единицей массы. Изначально, в 1791 году, основная единица массы в метрической системе была грамм. Однако, килограмм был выбран в качестве основной единицы по нескольким причинам, связанным с массой и доступностью средств измерения.

Во-первых, килограмм был выбран как более удобная и практичная единица для повседневного использования. Грамм, хотя и предлагал большую точность измерения, был слишком мал для использования в повседневных ситуациях. Килограмм был логическим выбором для единицы массы, достаточно большой для удобного использования, но не такой большой, чтобы стать неуклюжей.

Во-вторых, килограмм был широко доступным средством измерения в период введения СИ системы единиц. В то время многие индустриальные и торговые отрасли уже использовали килограмм как стандарт для измерения массы. Это позволило более плавный переход к новой системе единиц, так как людям было привычно работать с килограммами.

Таким образом, исторический контекст и практические соображения привели к тому, что килограмм был выбран в качестве основной единицы массы в СИ системе единиц, заменив грамм.

Корни метрической системы

Метр был выбран в качестве основной единицы длины, потому что его длина может быть легко измерена с точностью научной лаборатории. Единица метра определяется как расстояние, которое свет проходит в вакууме за время, равное 1/299 792 458 секунды. Таким образом, метр стал стандартом для измерения длины и был принят во всем мире.

В то время, когда вводились метрические единицы, килограмм был выбран в качестве основной единицы массы. Некоторые источники указывают на то, что выбор килограмма был основан на его широком распространении и частом использовании в повседневной жизни.

Однако, долгое время существовала проблема с килограммом как единицей массы. Он был определен как масса платинового цилиндра, хранящегося в международном бюро мер и весов во Франции. Этот цилиндр назывался «Международным прототипом килограмма». Несмотря на то, что он был обеспечен особыми условиями хранения, его масса со временем могла изменяться из-за окисления и других факторов.

В результате последующих исследований и разработок, в 2019 году вступил в силу новый килограммовый стандарт. Он базируется на постоянной Планка и представляет собой определенное число фотонов с определенной энергией. Это позволяет точно определить массу килограмма и обеспечить более стабильную систему мер.

Таким образом, хотя в метрической системе массы можно было выбрать грамм в качестве основной единицы, исторически сложилось, что килограмм был выбран в качестве основной единицы массы. Недостатки запаздавшего килограммового стандарта были устранены с введением нового стандарта на основе постоянной Планка.

История выбора килограмма

Система единиц СИ (Система интернациональных единиц) была разработана для обеспечения международной стандартизации и унификации измерений. В ней использованы различные единицы для измерения разных физических величин, и каждая из них имеет свою историю происхождения.

Одна из таких величин — масса, изначально была измеряема в граммах. Грамм — это маленькая единица измерения, и вначале она была практически идеальной для использования в повседневных задачах. Однако с течением времени стало понятно, что грамм не всегда удобен для измерения больших масс, таких как масса планет, звезд или других крупных объектов.

В 18-19 веках большинство научных работников использовали килограммы в качестве единицы измерения массы. Килограмм — это тысяча граммов, и он был более удобным для использования в таких задачах, как измерение массы штучных товаров или сооружений.

Когда пришло время разработки СИ системы единиц, было решено использовать килограмм в качестве основной единицы измерения массы. Несмотря на то, что килограмм не является метрической единицей в строгом смысле, он имеет множество преимуществ перед граммом в контексте международной стандартизации.

Одним из таких преимуществ является то, что килограмм легче использовать для измерения больших масс, таких как масса атомов или масса Земли. Кроме того, килограмм является более удобным для повседневных задач, так как большинство людей привыкли мыслить в тысячах граммов, а не в десятках тонн.

Таким образом, история выбора килограмма в качестве единицы измерения массы в системе СИ связана с его удобством использования и соответствием потребностям современной высокоточной науки и повседневных задач.

Технические причины

Определение килограмма как основной единицы массы в СИ системе было основано на ряде технических соображений.

Во-первых, в истории определения единицы массы использовалось несколько разных систем, включая систему Греков и Римлян. В них единицами массы были такие значения, как «литра», «фунт» и «унция». Однако эти системы не были единообразными и могли создавать путаницу при измерениях.

Во-вторых, масса тела может изменяться в зависимости от влияния гравитационной силы. Например, на орбите Земли масса тела будет немного отличаться от его массы на поверхности Земли из-за различий в силе гравитации. Введение единицы массы в виде килограмма позволяет более точно измерять массу тела, независимо от его местоположения.

В-третьих, использование килограмма вместо грамма позволяет удобно работать с большими и малыми значениями массы. Например, масса Земли составляет около 6 · 10^24 килограммов, что намного удобнее, чем использование триллионов граммов. Также, для мелких предметов, таких как молекулы или атомы, использование грамма может привести к числам с множеством нулей, что усложняет их запись и использование.