()3.1. Международная система единиц – si

В 1875 г. семнадцать государств мира, в том числе и Россия, «для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы» подписали Метрическую конвенцию, в соответствии с которой была создана международная организация мер и весов (не имеющая официально такого наименования) со своими органами: Генеральной конференцией по мерам и весам, Международным комитетом мер и весов, Международным бюро мер и весов. В настоящее время Метрическую конвенцию подписали свыше 40 стран мира, в том числе почти все крупные государства.

Этой межправительственной организацией мер и весов и был решен вопрос международной унификации единиц измерений путем создания единой международной системы единиц.

В 1948 г. на IX Генеральную конференцию по мерам и весам было представлено обращение Международного союза чистой и прикладной физики с просьбой принять для международных сношений практическую международную систему единиц: Генеральная конференция по мерам и весам поручила Международному комитету мер и весов провести необходимую работу, чтобы на основе опроса мнений научных, технических и педагогических кругов всех стран дать рекомендации, касающиеся установления единой практической системы единиц, которая могла бы быть принята всеми странами, подписавшими Метрическую конвенцию.

В октябре 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила представленный ей проект единой системы единиц с наименованием «Международная система единиц» с сокращенным обозначением «SI», (от начальных букв слов Systeme International).

Потребность в единой международной системе единиц была настолько велика, а преимущества ее настолько убедительны, что эта система за короткое время получила широкое международное признание и распространение.

Международная организация по стандартизации (ISO) приняла в своих рекомендациях на единицы (ISO R-31) Международную систему единиц.

Международная организация законодательной метрологии рекомендовала государствам — членам организации ввести Международную систему единиц в законодательном порядке и градуировать в единицах SI все измерительные приборы. Организация Объединенных Наций по образованию, науке и культуре (ЮНЕСКО) пригласила все страны — члены организации принять Международную систему единиц.

Международная система единиц (SI) вошла в рекомендации по единицам Международного союза чистой и прикладной физики, Международной электротехнической комиссии, Международного газового конгресса и других международных организаций.

Многие страны ввели единицы Международной системы для практического применения и число таких стран непрерывно возрастает.

Основные единицы системы SI имеют удобные для практических целей размеры и широко применяются в соответствующих областях измерений.

Cистема SI содержит также две дополнительные единицы: для плоского угла — радиан и для телесного угла — стерадиан. Угловые единицы не могут быть введены в число основных, так как это вызвало бы затруднение в трактовке размерностей величин, связанных с вращением (дуги окружности, площади круга, работы пары сил и т.д.). Вместе с тем угловые единицы нельзя считать и производными, так как не зависят от выбора основных единиц. Действительно, при любых единицах длины размеры радиана и стерадиана остаются неизменными.

Из шести основных единиц и двух дополнительных в качестве производных выводят единицы для измерения физических величин во всех областях науки и техники.

В решениях XI и XII Генеральных конференций по мерам и весам даны всего 33 производных единицы SI; в ДСТУ 3651.0-97 «Единицы физических величин», приведены 85 производных единиц Международной системы.

Важным принципом, который соблюден в системе SI, является ее когерентность (согласованность). Так, выбор основных единиц системы обеспечил полную согласованность механических и электрических единиц. Например, ватт - единица механической мощности - (равный джоулю в секунду) равняется мощности, выделяемой электрическим током силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.

В SI, подобно другим когерентным системам единиц, коэффициенты пропорциональности в физических уравнениях, определяющих производные единицы, равны безразмерной единице.

Генеральная конференция по мерам и весам в 1960 г. утвердившая Международную систему единиц, обозначаемую SI, а также разработала следующие определения основных единиц:

• единица длины — метр — длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

• единица массы — килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма;

• единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

• единица силы электрического тока — ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2 • 10^-7Н на каждый метр длины;

• единица термодинамической температуры — Кельвин — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается также применение шкалы Цельсия;

• единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг;

• единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 10¹² Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/м².

Приведенные определения довольно сложны и требуют достаточного уровня знаний, прежде всего в физике. Но они дают представление о природном, естественном происхождении принятых единиц, а толкование их усложнялось по мере развития науки и благодаря новым высоким достижениям теоретической и практической физики, механики, математики и других фундаментальных областей знаний. Это дало возможность, с одной стороны, представить основные единицы как достоверные и точные, а с другой — как объяснимые и как бы понятные для всех стран мира, что является главным условием для того, чтобы система единиц стала международной.

Международная система SI считается наиболее совершенной и универсальной по сравнению с предшествовавшими ей.

Кратные и частичные единицы SІ.

В границах SІ к когерентной системе единиц добавлены десятичные кратные и частичные единицы, которые их образовали с помощью специально рекомендованных множителей, а их названия и обозначения - из названий и обозначений исходных единиц с помощью соответствующих префиксов.

Множители, префиксы и их обозначения представлены в табл. 3.1. (ДСТУ 3651.0-97 «Единицы физических величин»).

Таблица 3.1.

Множители, префиксы и их обозначения для кратных и частичных единиц SІ.

МножительПрефиксОбозначение	Множитель	Префикс		Обозначение
укр. (рос.)	межд.			укр. (рос.)	межд.
1024йотаЙ	V	10-1	деци	д	d
1021зетаЗТ	Z	10-2	санти	с	с
1018ексаЕ (Э)	Е	10-3	мили	м	m
1015петаП	Р	10-6	микро	мк	µ
1012тераТ	Т	10-9	нано	н	n
109гигаГ	G	10-12	пико	п	p
106мегаМ	M	10-15	фемто	ф	f
103килок	k	10-18	ато	а	а
102гектог	h	10-21	зепто	зп	z
10декада	da	10-24	йокто	й	y

Обозначения префикса, присоединенное к обозначению основной или производной единицы SІ, образовывает новое обозначение кратной или частичной единицы, оно может быть приподнятое к дополнительной или отрицательной степени.

Название основной единицы SІ - килограмм уже содержит префикс "кило", поэтому для образования кратных и частичных единиц массы надо использовать частичную единицу грамм (0,001кг), а префиксы - присоединять к слову "грамм".

Нельзя трактовать обозначение кратной или частичной единицы как произведение обозначений префикса и единицы.