3. Международная система (си) единиц измерения физических величин.

Как отмечалось выше, в настоящее время основной системой единиц, которая должна применяться при проведении практических измерений, в технической документации, договорно-правовых, учебном процессе, является Международная система единиц (СИ). В научных исследованиях теоретического характера допускается применение других систем, в частности СГС и систем, построенных на фундаментальных физических постоянных; разрешено также применение некоторых внесистемных единиц.

Используемые в СИ единицы измерения физических величин разделены на три категории: основные единицы, дополнительные единицы, производные единицы.

Рассмотрим структуру Международной системы единиц (СИ). Основные единицы выбираются произвольно и условно принимаются не зависящими друг от друга и других величин.

Основными в СИ являются 7 величин: единица длины, L – 1 м (метр); единица массы, M – 1 кг (килограмм); единица времени, t– 1 с (секунда); единица силы электрического тока, I – 1 А (ампер); единица силы света I_св – 1 кд (кандела); единица температуры, q – 1 К (кельвин); единица количества вещества, N – 1 моль (моль).

Дополнительных величин в СИ две. Это: единица плоского угла – радиан (рад), единица телесного угла – стерадиан (ср., стерад).

Производными называются физические величины, которые могут быть выражены через основные единицы. Например, единица площади 1 м², единица ускорения 1м/с², единица работы 1 Дж (джоуль), единица электрического заряда 1Кл (кулон), единица электрического потенциала 1В (вольт), единицы времени 1 мин, 1ч, единица светового потока 1 лм (люмен) и т.д. Число производных единиц неограниченно.

Весьма распространено также использование допущенных к применению (временно или постоянно) внесистемных единиц измерения физических величин, т.е. единиц измерения, не входящих ни в какие системы единиц измерения ни в качестве основных, ни в качестве дополнительных.

Так, энергетическую ценность продуктов питания до сих пор часто выражают в калориях (1 кал = 4,1868 Дж) давление – в миллиметрах ртутного столба (1 мм рт. ст. = 133,32 Па), температуру – в градусах Цельсия (1 °С) = 1 К), время в минутах, часах, сутках, годах; расстояние между звездами и галактиками измеряется в световых годах (1 св. год » 9,5 10¹² км) или парсеках (1пк = 3,26 св. года); объем в литрах (1 л = 0,001 м³); плотность вещества в граммах на кубический сантиметр или граммах на миллилитр (1г/см³ = 1 г/мл = 10³кг/м³).

Наряду с единицами СИ мы продолжаем пользоваться некоторыми единицами других систем, Например, единица длины в системе СГС сантиметр, массы – грамм. В системе МКГСС сила измеряется в килограммах силы, 1 кг силы = 9,8Н.

В ряде случаев при использовании единиц СИ получающиеся численные значения величин оказываются выраженными очень большими (>×1000) или маленькими (< 0,1) числами. Поэтому допускается использование дольных и кратных приставок. Дольные приставки уменьшают численное значение единицы измерения, кратные – увеличивают.

Названия множителей и сокращенные обозначения приставок (русские) приведены в таблице 1.1.

Например, длина земного экватора, выраженная в единицах СИ, составляет сорок миллионов метров (4×10⁷ м), или, если использовать приставку «кило», сорок тысяч километров (4×10⁴ км), или с использование приставки «мега» - сорок мегаметров (40 Мм), А длина волн электромагнитного излучения, воспринимаемого глазом (свет) выражается обычно в нанометрах и составляет 400 – 800 нм ((4¸8) ·10^-7 м).

Таблица 1.

Десятичные множители и приставки для образования единиц

Множитель для образования кратных единиц	Приставка	Обозна-чение	Множитель для образования дольных единиц	Приставка	Обозна- чение
1018	экса	Э	10-18	атто	а
1015	пета	П	10-15	фемто	ф
1012	тера	Т	10-12	пико	п
109	гига	Г	10-9	нано	н
106	мега	М	10-6	микро	мк
103	кило	к	10-3	милли	м
102	гекто	г	10-2	санти	с
101	дека	да	10-1	деци	д

Существует ряд правил, регламентирующих применение приставок. Основное: не допускается присоединение к названию единицы двух и более приставок. Единицу, равную 10^-6 с , следует называть микросекундой (мкс), но не миллимиллисекундой. Для единицы 10^-9 м применяется название нанометр (нм) но не миллимикрометр или миллимикрон.

Кроме того, не соединяют приставки с названиями некоторых величин Так, вряд ли встретятся где-нибудь термины типа мегакельвин, фемтомоль и прочее.

И, наконец, есть сочетания, не рекомендуемые к применению. Например, мегакандела, нанокельвин, терасекунда.

Следует указать, что существовало и существует большое (примерно два десятка) других систем единиц измерения. Некоторые из них (СГС, МКГСС) упоминались выше).

Таблица 2

Некоторые внесистемные единицы, допущенные к применению

Название единицы	Сокращенное обозначение	Соотношение с соответствующей единицей СИ
Допущенные к применению без ограничения срока
Астрономическая единица	а. е.	1 а. е. » 1,496·1011 м
Световой год	св. год	1 св. год » 9,461·1015 м
Парсек	пк	1 пк » 3,086·1016 м
Литр	л	1 л = 10-3 м3
Тонна	т	1 т = 1000 кг
Атомная единица массы	а. е. м.	1 а. е.м. =1,661·10-27 кг
Минута	мин	1 мин = 60 с
Час	ч	1 ч = 3600 с
Сутки	сут	1 сут = 86400 с
Градус Цельсия	° С	1 °С = 1 К
Допущенные к применению временно или в специальных областях науки и техники
Ангстрем		= 10-10 м
Миля (морская)	миля	1 миля = 1852 м
Гектар	га	1 га = 104 м2
Калория международная	кал	1 кал = 4,1868 Дж
Электроновольт	эВ	1 эВ = 1,602·10-19 Дж
Лошадиная сила	л.с.	1 л.с. = 736 Вт
Атмосфера (физическая)	атм.	1 атм = 101325 Па
Миллиметр ртутного столба	мм рт. ст.	1 мм рт. ст. = 133, 322 Па

Кроме того, мы продолжаем широко использовать внесистемные единицы, т.е. такие, которые не входят в системы единиц ни как основные, ни как производные. Они допускаются к применению в силу удобства их использования, или исторических традиций и привычек людей и т. д.. Таких единиц весьма много: тонна, центнер, гектар, литр, световой год, парсек, калория, лошадиная сила, минута, час, сутки, миля, миллиметр ртутного столба, атмосфера и многие другие. Соотношение между наиболее употребляемыми внесистемными единицами и единицами СИ приведены в таблице 1.2.

В заключение отметим, что процессы, связанные с формированием единиц измерений, созданием и совершенствованием эталонов в настоящее время не закончены, и никогда не будут закончены. И сейчас невозможно предугадать чем, как, с какой точностью будут производиться измерения в будущем и в каких единицах будут выражать измеренное. Ясно одно, измерять человек будет всегда.