Meter

Physikalische Einheit
Einheitenname	Meter
Einheitenzeichen	$\mathrm {m}$
Physikalische Größe	Länge
Formelzeichen	$l,s,b,h,d,r$etc.
Dimension	${\mathsf {L}}$
System	Internationales Einheitensystem,Technisches Maßsystem
InSI-Einheiten	Basiseinheit
InCGS-Einheiten	$\mathrm {1\,m=10^{2}\,cm}$(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

Der Meter ist dadurch definiert, dass derLichtgeschwindigkeitim Vakuumcein fester Wert zugewiesen wurde und dieSekunde(s) ebenfalls über eine Naturkonstante, die Schwingungsfrequenz Δν_Csdefiniert ist.

$c=299\,792\,458\,{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} }}$

$1\,\mathrm {m} ={\frac {1}{299\,792\,458}}\cdot c\cdot \mathrm {s} ={\frac {9\,192\,631\,770}{299\,792\,458}}\cdot {\frac {c}{\Delta \nu _{\mathrm {Cs} }}}$

Diese Festlegung gilt seit 1983; der heute gültige Wortlaut der Definition gilt seit 2019.

Definitionsgeschichte

Standard-Meter,Rue de Vaugirard,Paris (Marmor)

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

Ursprünglich sollte der Meter ein Zehnmillionstel der Entfernung zwischen Nordpol und Äquator auf demMeridian durch Parisbetragen

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.

Urmeter

→Hauptartikel:Urmeter

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.

Kopie Nummer 27 des Inter­nationalen Meter­prototyps aus Platin-Iridium, die 1889 angefertigt wurde. Sie war von 1893 bis 1960 in den USA alsMaßverkörperungder Längeneinheit Meter in Gebrauch.

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.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

EineKrypton-86-Lampe,deren zinnober­rote Spektral­linie (Wellen­länge ca. 606 nm) zwischen 1960 und 1983 zur Meter­definition heran­gezogen wurde

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.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.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

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.Daher wurde 1975 auf der 15.Generalkonferenz für Maß und Gewicht(CGPM) eine Neudefinition des Meters empfohlen.Für den Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit wurde ein empfohlener Standardwert festgelegt.Die 17. CGPM beschloss am 20. Oktober 1983, die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr zu messen, sondern die Längeneinheit über den 1975 festgelegten Standardwert zu definieren.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.

Gebräuchliche dezimale Vielfache

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)
Kilometer	km	103-0	1000 m
Hektometer	hm	102-0	0100 m
Dekameter	dam	101-0	0010 m	bis 1884 auchKette
Meter	m	100	0010 dm	bis 1884 auchStab
Dezimeter	dm	10−1	0010 cm	veraltetDecimeter(um 1900)
Zentimeter	cm	10−2	0010 mm	bis 1884 auchNeuzoll
Millimeter	mm	10−3	1000 μm	bis 1884 auchStrich
Mikrometer	μm	10−60	1000 nm	veraltet:Mikron(μ,vereinfachte Bezeichnung [my:]); von 1948bis 1967
Nanometer	nm	10−90	1000 pm	veraltet:Millimikron(mμ)
Ångström	Å	10−10	0100 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(M^yr)in Verwendung, 1 M^yr= 10 km, sieheMyriameterstein.

Siehe auch:Liste von Größenordnungen der Länge

Beziehung zu anderen gebräuchlichen Längeneinheiten

Meter ausgedrückt in Nicht-SI-Einheiten	Nicht-SI-Einheiten ausgedrückt in Meter
1 Meter ≈00,00054Seemeilen	1 Seemeile = 1852,0000Meter
1 Meter ≈00,00062Meilen(International)	1 Meile (International) = 1609,3440Meter
1 Meter ≈01,09360Yard	1 Yard =0000,9144 Meter
1 Meter ≈03,28080Fuß	1 Fuß =0000,3048 Meter
1 Meter ≈ 39,37000Zoll	1 Zoll =0000,0254 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

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

Der deutsche EinheitennameMetergeht auffrz.mètrezurück [auslat.metrum,griech.métron= (Vers)maß, Silbenmaß].

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.Damit wurde die Fachsprache dem allgemeinen Sprachgebrauch angepasst, in dem das Maskulinum überwiegt.„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:

• 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

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

• 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

Commons:Metre– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Meter– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikisource: Gesetz, betreffend die Abänderung der Maaß- und Gewichtsordnung. Vom 11. Juli 1884 (Deutsches Reich)– Quellen und Volltexte

• @1@2Vorlage:Toter Link/www.ptb.deDer 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

SI-Einheiten