Meter
Physikalische Einheit | |
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Einheitenname | Meter |
Einheitenzeichen | |
Physikalische Größe | Länge |
Formelzeichen | etc. |
Dimension | |
System | Internationales Einheitensystem,Technisches Maßsystem |
InSI-Einheiten | Basiseinheit |
InCGS-Einheiten | (Zentimeter ist Basiseinheit) |
Benannt nach | altgriechischμέτρονmétron,deutsch‚Maß, Länge‘ |
DerMeterist dieBasiseinheitderLängeimInternationalen Einheitensystem (SI)und in anderenmetrischen Einheitensystemen.Ein Meter ist seit 1983 definiert als die Länge der Strecke, die dasLichtimVakuumwährend der Dauer von 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt. DasEinheitenzeichendes Meters ist der Kleinbuchstabe „m “. Für dezimale Vielfache und Teile des Meters werden die internationalenVorsätze für Maßeinheitenverwendet.
Der Meter wurde ursprünglich 1799 als die Länge desUrmetersdefiniert, einesPrototypsausPlatin.Dessen Länge entsprach nach den damaligen Messungen dem zehnmillionsten Teil der Entfernung vomNordpolzumÄquator.
Definition
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Der Meter ist dadurch definiert, dass derLichtgeschwindigkeitim Vakuumcein fester Wert zugewiesen wurde und dieSekunde(s) ebenfalls über eine Naturkonstante, die Schwingungsfrequenz ΔνCsdefiniert ist.[1][2]
Diese Festlegung gilt seit 1983; der heute gültige Wortlaut der Definition gilt seit 2019.
Definitionsgeschichte
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die Längeneinheit Meter ist seit Ende des 18. Jahrhunderts in Gebrauch. Der Ursprung dieser Längeneinheit geht auf einen Beschluss der französischen Nationalversammlung zurück, ein einheitliches Längenmaß zu definieren. Dem gingen einige Vorschläge für die Definition einer Längeneinheit voraus, die anders als die traditionellen Längenmaße nicht von der Länge menschlicher Gliedmaßen (derFingerbreite,demZoll,derHandbreite,derHandspanne,derElle,demFuß,demSchrittund demKlafter) abgeleitet war. So schlug der AbbéJean Picard1668 als Längeneinheit dasSekundenpendelvor – also die Länge einesPendels,das eine halbePeriodendauervon einer Sekunde hat. ImSchwerefeldvon Europa hätte ein solches Pendel die Länge von etwa 0,994 m und käme der heutigen Definition des Meters ziemlich nahe.
Erdfigur
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Kilometre_definition.svg/220px-Kilometre_definition.svg.png)
Maßgebend für die neue Längeneinheit wurde jedoch nicht das Sekundenpendel, sondern dieErdfigur.1735 hatte diePariser Akademie der Wissenschaftenzwei Expeditionen zurGradmessungin das heutigeEcuador(geleitet vonLa Condamine) und nachLappland(geleitet vonMaupertuis) entsandt, um die genauen Abmessungen der Erde festzustellen. Im Jahr 1793 setzte der französische Nationalkonvent – neben einemneuen Kalender– auch ein neues Längenmaß fest: Der Meter sollte den 10-millionsten Teil desErdquadrantenauf demMeridian von Parisbetragen – also den zehnmillionsten Teil der Entfernung vomNordpolüber Paris zumÄquator.Ein Prototyp dieses Meters, dasmètre provisoire,basierend auf den Messungen von La Condamine und Maupertuis, wurde 1795 in Messing gegossen.[3]
Urmeter
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Zwischen 1792 und 1799 bestimmtenDelambreundMéchaindie Länge desMeridianbogenszwischenDünkirchenundBarcelonaerneut. Aus einer Kombination mit den Ecuador-Lappland-Resultaten ergab sich ein neuer Wert zu 443,296 Pariser Linien, der 1799 für verbindlich erklärt und verkörpert als ein Platinstab(mètre vrai et définitif)realisiert wurde. Dieser Prototyp wurde auchmètre des archivesoderUrmetergenannt.
Im 19. Jahrhundert kamen genauereVermessungen der Erdezum Ergebnis, dass das Urmeter etwa 0,02 % zu kurz geraten war. Dennoch wurde an dem 1799 definierten Meter festgehalten – mit dem Ergebnis, dass der Erdmeridianquadrant nicht 10 000 km, sondern 10 001,966 km lang ist. Diese Länge gilt für den Meridian von Paris, andere Meridiane können andere Längen haben. Ein Nebeneffekt war, dass man erkannte, dass die Erde kein exaktes Rotationsellipsoid ist, sondern eine unregelmäßige Form hat. Die Erde hatte sich damit als ungeeignet zur Definition des Meters erwiesen. Deshalb wurde der Meter als die Länge eines konkreten Gegenstands festgesetzt – des Urmeters. Alle späteren Definitionen hatten das Ziel, dieser Länge möglichst genau zu entsprechen.
Im Jahr 1889 führte dasInternationale Büro für Maß und Gewicht(BIPM) den InternationalenMeterprototypalsPrototypfür die Einheit Meter ein.[4]Dabei handelte es sich um einen Stab mit kreuzförmigem Querschnitt. Als Material wurde eine Platin-Iridium-Legierungim Verhältnis 90:10 gewählt. Die Länge des Meters wurde festgelegt als der Abstand der Mittelstriche zweier Strichgruppen auf dem auf einer konstanten Temperatur von 0°Cgehaltenen Stab. Es wurden 30 Kopien dieses Prototyps hergestellt und an nationale Eichinstitute übergeben.
Wellenlänge
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Krypton-86-lamp_NIST_49.jpg/220px-Krypton-86-lamp_NIST_49.jpg)
Obgleich bei der Herstellung der Meterprototypen größter Wert auf Haltbarkeit und Unveränderbarkeit gelegt worden war, war doch klar, dass diese grundsätzlich vergänglich sind. Die Anfertigung von Kopien führte zwangsläufig zu Abweichungen und – ebenso wie regelmäßige Vergleiche der Kopien untereinander und mit dem Original – zum Risiko von Beschädigungen.
Als Abhilfe schlugAlbert A. Michelsonzu Beginn des 20. Jahrhunderts vor, den Meter anhand derWellenlängevonSpektrallinienzu definieren.[5]1951 entwickeltenErnst EngelhardundWilhelm Köstersan derPhysikalisch-Technischen BundesanstaltinBraunschweigdie Krypton-86-Spektrallampe, die orangerotes Licht mit der damals stabilsten und am verlässlichsten reproduzierbaren Wellenlänge erzeugte und diePräzisiondes Urmeters übertraf. 1960 wurde der Meter dann offiziell neu definiert: Ein Meter war nun das 1 650 763,73fache der Wellenlänge der von Atomen desNuklids86Krbeim Übergang vom Zustand 5d5zum Zustand 2p10ausgesandten, sich imVakuumausbreitenden Strahlung.[6]Der Zahlenwert wurde dabei so gewählt, dass das Ergebnis dem bis 1960 gültigen Meter mit der bestmöglichenGenauigkeitentsprach. Das Verständnis dieser Definition setzte lediglich Kenntnisse inAtomphysikvoraus. Waren diese und die nötige Ausrüstung vorhanden, so konnte die Länge eines Meters an jedem beliebigen Ort reproduziert werden. Der Meter war die erste Basiseinheit, die auf einerNaturkonstantenberuhte und unabhängig von Maßverkörperungen und Messvorschriften realisiert werden konnte.
Lichtgeschwindigkeit
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Mit derKryptonlampeließ sich der Meter mit einerPräzisionvon 10−8realisieren. Mit der Entdeckung desLasersaber wurden in den folgenden Jahren immer stabilere Lichtquellen und Messmethoden entwickelt. Insbesondere ließ sich dieLichtgeschwindigkeitauf 1 m/s genau bestimmen, und die Präzision der Maßeinheit Meter wurde der limitierende Faktor.[7][8]Daher wurde 1975 auf der 15.Generalkonferenz für Maß und Gewicht(CGPM) eine Neudefinition des Meters empfohlen.[8]Für den Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit wurde ein empfohlener Standardwert festgelegt.[9]Die 17. CGPM beschloss am 20. Oktober 1983, die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr zu messen, sondern die Längeneinheit über den 1975 festgelegten Standardwert zu definieren.[10]Der Meter wurde dadurch definiert als diejenige Strecke, die das Licht im Vakuum innerhalb des Zeitintervalls von 1/299 792 458Sekundendurchläuft. Mit derRevision des SI im Jahr 2019durch die 26. CGPM wurde lediglich der Wortlaut der Definition an den der anderen SI-Basiseinheiten angepasst.[11]
Gebräuchliche dezimale Vielfache
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die Einheit Meter ist mit verschiedenen dezimalen Vielfachen in Verwendung, die mit den jeweiligenSI-Präfixenbezeichnet werden, beispielsweise:
Bezeichnung | Symbol | Faktor | Als Vielfaches | Anmerkungen,für Beispiele solcher Längen sieheGrößenordnung (Länge) |
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Kilometer | km | 103 | 1000 m | |
Hektometer | hm | 102 | 100 m | |
Dekameter | dam | 101 | 10 m | bis 1884 auchKette[12] |
Meter | m | 100 | 10 dm | bis 1884 auchStab[12] |
Dezimeter | dm | 10−1 | 10 cm | veraltetDecimeter(um 1900) |
Zentimeter | cm | 10−2 | 10 mm | bis 1884 auchNeuzoll[12] |
Millimeter | mm | 10−3 | 1000 μm | bis 1884 auchStrich[12] |
Mikrometer | μm | 10−6 | 1000 nm | veraltet:Mikron(μ,vereinfachte Bezeichnung [my:]); von 1948[13]bis 1967[14] |
Nanometer | nm | 10−9 | 1000 pm | veraltet:Millimikron(mμ)[15] |
Ångström | Å | 10−10 | 100 pm | nicht SI-konform, noch gebräuchlich in der physikalischen Chemie und der molekularen Thermodynamik |
Pikometer | pm | 10−12 | 1000 fm | |
Femtometer | fm | 10−15 | in derKern-undTeilchenphysikauch alsFermi |
Zusammensetzungen mit weiteren Präfixen wieMegameter(1 Mm = 106m = 1000 km) oderGigameter(1 Gm = 109m = 1 Mio. km) sind wenig gebräuchlich. Früher war der (nicht SI-konforme) Myriameter(Myr)[16]in Verwendung, 1 Myr= 10 km, sieheMyriameterstein.
Beziehung zu anderen gebräuchlichen Längeneinheiten
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Meter ausgedrückt in Nicht-SI-Einheiten | Nicht-SI-Einheiten ausgedrückt in Meter |
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1 Meter ≈Seemeilen | 0,000541 Seemeile = 1852,0 | Meter
1 Meter ≈Meilen(International) | 0,000621 Meile (International) = 1609,344 | Meter
1 Meter ≈Yard | 1,09361 Yard = | 0,9144 Meter
1 Meter ≈Fuß | 3,28081 Fuß = | 0,3048 Meter
1 Meter ≈ 39,370Zoll | 1 Zoll = | 0,0254 Meter
Hinweis: Das Zeichen „= “bedeutet eine per Definition festgelegte, exakte Entsprechung; das Zeichen „≈ “weist auf einen gerundeten Wert hin.
Einführung des metrischen Systems in Deutschland
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]DerNorddeutsche Bundbeschloss am 17. August 1868 durch dieNorddeutsche Maß- und Gewichtsordnung(im Gesetz: Maaß- und Gewichtsordnung für den Norddeutschen Bund) die Einführung des französischenMetersystems.Sie trat imDeutschen Reicham 1. Januar 1872 in Kraft. Deutschland gehörte 1875 zu den zwölf Gründungsmitgliedern derMeterkonvention.
Sprachgebrauch
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Der deutsche EinheitennameMetergeht auffrz.mètrezurück [auslat.metrum,griech.métron= (Vers)maß, Silbenmaß].[17]
Der EinheitennameMeterwar nach DIN 1301-1:2002-10 Neutrum(das Meter),analog zu den Ursprungssprachen. Mit DIN 1301-1:2010-10 wurde dagegen das Maskulinum(der Meter)als Norm festgelegt.[18]Damit wurde die Fachsprache dem allgemeinen Sprachgebrauch angepasst, in dem das Maskulinum überwiegt.[17]„Das “Meter wird hingegen für die Bedeutung als Messinstrument benutzt, etwa:dasThermometer.
Zur Frage, obMeternach Numerus und Kasus flektiert wird, kann man laut der Duden-Redaktion folgende Fälle unterscheiden:[19]
- Steht das, dessen Maß angegeben wird, direkt hinter der Maßeinheit, wird – wie bei allen Maßeinheiten mit maskulinem oder neutralemGenus– die endungslose Form verwendet:in 2 Meter Höheoderin 100 Meter Entfernung
- Steht das, dessen Maß angegeben wird, nicht direkt hinter der Maßeinheit, wird in der Regel die Form mit Flexionsendung verwendet (-sim Genitiv Singular,-nim Dativ Plural). Dabei ist es egal, ob das Gemessene überhaupt nicht genannt wird(in 100 Metern)oder an einer anderen Stelle im Satz steht(in einer Entfernung von 100 Metern).
- Die Flexionsendung wird auch verwendet, wenn vor Zahl und Maßeinheit noch ein Artikel steht:mit den 150 Metern FußwegoderVernachlässigung des einen Meters.
Abgeleitete Maßeinheiten
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Vom Meter leiten sich die FlächeneinheitQuadratmeterund die VolumeneinheitKubikmeter(und damit auch derLiter) ab. Ursprünglich definiert durch die Masse eines Liters Wasser, war auch dasKilogrammvom Meter abgeleitet.
Literatur
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- Hans-Joachim v. Alberti:Maß und Gewicht. Geschichtliche und tabellarische Darstellungen von den Anfängen bis zur Gegenwart.Akademie-Verlag, Berlin 1957.
- Johannes Hoppe-Blank:Vom metrischen System zum Internationalen Einheitensystem.Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig 1975 (Bericht PTB-ATWD-5).
- Reinhard Kreutzfeldt:Das Archivmeter – Zur Begründung des metrischen Systems vor 200 Jahren.In:Der Vermessungsingenieur.3/99, Verlag Chmielorz, 1999, S. 156–158.
- Harald Schnatz:Länge – Die SI-Basiseinheit Meter.In:PTB-Mitteilungen.1/2012, S. 7–22.(online)
Weblinks
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- Der Meter(Seite nicht mehr abrufbar.Suche in Webarchiven)– Artikel zur Definition und Realisierung, bei derPTB-->
- Der Meter– Artikel zur Definition (PTB)
- The BIPM and the evolution of the definition of the metre
- ZDFmediathek; Terra X: Die Jagd nach dem Urmeter (27. Januar 2016)(Dokumentarfilm über die Vermessung von Delambre und Mechain 1792–1799)
Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑ Neue Definitionen im Internationalen Einheitensystem (SI).(PDF) In:ptb.de.PTB,abgerufen am 28. September 2019.
- ↑„Der Meter, Einheitenzeichen m, ist die SI-Einheit der Länge. Er ist definiert, indem für die Lichtgeschwindigkeit in Vakuumcder Zahlenwert 299 792 458 festgelegt wird, ausgedrückt in der Einheit m/s, wobei die Sekunde mittels ΔνCsdefiniert ist. “Richtlinie (EU) 2019/1258(PDF) – offizielle deutsche Übersetzung aus:Le Système international d’unités.9e édition, 2019 (die sogenannte „SI-Broschüre “).
- ↑Andree Böger, Knut Seibt:„200 Jahre französisches Urmaß, 130 Jahre metrisches Maßsystem in Deutschland “
- ↑ Resolution 1 of the 1st CGPM. Sanction of the international prototypes of the metre and the kilogram.In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,1889,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑Isaac Asimov:Michelson.In:Encyclopædia Britannica.Abgerufen am 28. Juli 2019(englisch).
- ↑ Resolution 6 of the 11th CGPM. Definition of the metre.In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,1960,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑ Johannes Kaufmann:Der Meter wird 30.In:ptb.de.Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 16. Oktober 2013,abgerufen am 19. Juni 2019.
- ↑ab Protokoll der 15. Generalkonferenz für Maß und Gewicht,1975, Seite 65–70, abgerufen am 4. Oktober 2022, französisch
- ↑ Resolution 2 of the 15th CGPM. Recommended value for the speed of light.In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,1975,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑ Resolution 1 of the 17th CGPM. Definition of the metre.In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,1983,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑ Resolution 1 of the 26th CGPM. On the revision of the International System of Units (SI).Appendix 1. In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,2018,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑abcd
Zu den deutschen Bezeichnungen Kette, Stab, Neuzoll und Strich:
- Strich, Maßbezeichnung.In:Brockhaus Konversations-Lexikon.14. Auflage.Band15:Social – Türken.Brockhaus, Leipzig 1896,S.436(retrobibliothek.de).
- H. Balsam:Leitfaden der Planimetrie nebst einer Sammlung von Lehrsätzen und Aufgaben.Nachdruck der 1. Auflage von 1872, Salzwasser Verlag, Paderborn,ISBN 978-3-8460-4629-6,eingeschränkte Vorschauin der Google-Buchsuche.
- Adam Freiherr v. Burg:Das Pendel als Zeit- und Längenmass mit dem Uebergange auf das metrische Mass und Gewicht.In: Verein zur Verbreitung naturwissenschaftlicher Kenntnisse in Wien (Hrsg.):Populäre Vorträge aus allen Fächern der Naturwissenschaft.16. Cyclus, Wien 1876, S. 509 (zobodat.at[PDF; 1,4 MB; abgerufen am 15. April 2018]).
- ↑ Resolution 7 of the 9th CGPM. Writing and printing of unit symbols and of numbers.In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,1948,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑ Resolution 7 of the 13th CGPM. Abrogation of earlier decisions (micron, new candle).In:bipm.org.Bureau International des Poids et Mesures,1967,abgerufen am 12. April 2021(englisch).
- ↑ K. Rauschert, J. Voigt, I. Wilke, K-Th. Wilke:Chemische Tabellen und Rechentafeln für die analytische Praxis.11. Auflage. Europa-Lehrmittel, 2000,ISBN 978-3-8085-5450-0,S.20.
- ↑Großh. Badisches Centralbureau für Meteorologie und Hydrographie:Der Rheinstrom und seine wichtigsten Nebenflüsse.Ernst & Korn, Berlin 1889.
- ↑ab DUDEN – Das große Wörterbuch der deutschen Sprache.Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus, Mannheim 2000,ISBN 3-411-71001-2.
- ↑ DIN 1301-1:2010-10 Einheiten – Teil 1: Einheitennamen, Einheitenzeichen, Oktober 2010.
- ↑Duden, Band 9:Richtiges und gutes Deutsch,danach knapp zusammengefasst Juliane Topka:Meter oder Metern?