Исторический обзор

Физические основы реализации единиц длины

 

Еще в XVII столетии ставился вопрос о создании единых единиц измерения, но решающий шаг к введению единой (метри­ческой) системы был сделан лишь после Французской револю­ции. Национальное собрание Франции приняло решение о необ­ходимости ликвидации «странного и обременительного многооб­разия мер» и поручило 8 мая 1790 г. Французской Академии наук разработать применимую во всем мире систему мер и весов.

Об­суждалось использование трех естественных основ для определе­ния единицы длины:

1) длина маятника с периодом колебаний 1 с (период колебаний математического маятника Т=2л1ÖIIg зависит только от его длины),

2) длина одной четвертой части экватора Земли,

3) длина одной четвертой меридиональной окружности Земли.

Первое из этих предложений наталкивалось на ту труд­ность, что прежде следовало установить воспроизводимую еди­ницу времени (которую тогда еще было невозможно реализовать с требуемой степенью точности), и к тому же ускорение силы тя­жести g зависит от положения маятника на поверхности Земли.

Второе предложение было отвергнуто ввиду трудной доступности установлена не так строго, как правильность меридиана.

Поэто­му выбор пал на длину меридиана, и единица длины должна была равняться точно 10-7 части от одной четвертой меридиональ­ной окружности. Измерить ее поручили астрономам Ж. Б. Ж. Де-ламбру и Я. Ф. Мешэну.

 

 

Для измерения отрезка меридиана они воспользовались методом триангуляции. Был выбран меридиан, проходящий через Париж (около 2° восточной долготы), а в качестве концов отрезка взяты Дюнкерк и Барселона (расстояние между ними около 1100км). За базу триангуляции было выбрано расстояние от Льёсена до Meлена (около 13 км), величина которого была известна в одних из старых единиц — туазах. В ходе триангуляции были промерены 100 треугольников, в ряде случаев — до 170 раз. В результате стало известно расстояние в туазах 4 между пунктами 1 и 2 (рис. 4). Географические широта и долгота этих пунктов были измерены с очень большой точностью; тогда при наблюдении некоторой неподвижной звезды при извест­ных значениях географической широты φ1 и φ2 следует

φ1 - Dφ1 = φ2 - Dφ2,

φ=φ2 - φ1=Dφ2 - Dφ1,

что дает длину одной четвертой окружности меридиана:

Таким образом было обнаружено, что длина S равна 5 130 740 туазам, так что для метра получилось выражение

1 м = 0,513074 туазы.