Metrisches System
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Das metrische System ist ein auf dem Meter basierendes Einheitensystem. Mit seiner Hilfe wollte man die verwirrende Vielfalt unterschiedlichster Längenmaße und Gewichte überwinden. Dieses Ziel wurde auch auf nahezu der ganzen Welt erreicht, abgesehen von einigen Staaten wie zum Beispiel den USA, in denen das Angloamerikanische Maßsystem vorherrscht. Der Prozess der Einführung des metrischen Systems wird als Metrisierung bezeichnet.
In der Mechanik verwendete man zunächst das cgs-System, ein System mit den Basisgrößen Länge (Zentimeter, cm), Masse (Gramm, g) und Zeit (Sekunde, s). Ein späteres System war das mks-System, ein System mit den Basisgrößen Länge (Meter), Gewicht (Kilogramm) und Zeit (Sekunde).
Das metrische System ging schließlich 1966 im Internationalen Einheitensytem (Système Internationale d'Unités) auf.
[Bearbeiten] Notwendigkeit
Die internationale Vereinheitlichung des Einheitensystems verhindert Missverständnisse im Umgang mit Größen und Einheiten und macht Größenwerte unmittelbar exakt vergleichbar. Bedeutend ist dies sowohl für Wissenschaft und Technik als auch für Industrie und Handel und wirkt sich somit positiv auf die Gesellschaft aus.
Sowohl für den internationalen als auch den heimischen wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Austausch ist ein einheitliches und in sich geschlossenes, also konsistentes Einheitensystem von großem Nutzen, zum Beispiel um fehlerträchtige Umrechnungen und Missverständnisse durch mehrdeutige Angaben zu vermeiden. So existierten im Deutschen Reich 1870 noch etwa 300 unterschiedliche Flächenmaße. Auch Einheiten gleichen Namens waren bzw. sind unterschiedlich. Beispielsweise ist die deutsche Pferdestärke (PS) nicht gleich der britischen horsepower (HP) und für eine Meile existierten über Jahrhunderte hinweg unterschiedlichste Definitionen in den verschiedenen Anwendungsbereichen und Regionen. Für die Messung von Temperaturen wurden verschiedenste Skalen genutzt.
[Bearbeiten] Geschichte
Das Vorhaben, ein metrisches System zu schaffen, kam in Frankreich im Verlauf des 18. Jahrhunderts auf. Die ersten Schritte im Sinne einer Vorgeschichte zum heutigen Einheitensystem erfolgten im Jahr 1791 durch die Festlegung der Definition des Urmeters seitens der Verfassunggebenden Nationalversammlung und auf Vorschlag der Académie des sciences. Vor dem Hintergrund der Französischen Revolution folgten 1795 die Anfertigung einer provisorischen Meternormale aus Messing sowie schließlich - nach den nötigen Messungen - 1799 die Einführung des aus Platin bestehenden Urmeters selbst. Aufbewahrt wird es seit damals und noch bis heute im französischen Nationalarchiv. Das höhere Ziel für die zukünftige Gültigkeit dieses metrischen Systems lautete „Für alle Welt, für alle Völker“. Es setzte sich tatsächlich nach und nach in den Nachbarländern durch – in Deutschland 1870, in Österreich 1871.
Am 20. Mai 1875 wurde in Paris die Meterkonvention unterzeichnet, ein diplomatischer Vertrag unter den 17 führenden Industrienationen, die sich darin auf einheitliche Normale für die wichtigsten Größen einigten. Ohne diese Maßnahme wäre die weitere Entwicklung der industrialisierten Welt vielleicht unmöglich gewesen, weil national unterschiedliche Einheiten den internationalen Handel sowie wissenschaftlichen und technischen Austausch enorm erschwert hätten. Die Meterkonvention ist weiterhin gültig und ist existentielle Grundlage des SI.
Mit der Pflege des in der Meterkonvention festgelegten Standards wurden mehrere Organe beauftragt: das Internationale Büro für Maß und Gewicht (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM), die Generalkonferenz für Maß und Gewicht (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM), das Internationale Komitee für Maß und Gewicht (Comité International des Poids et Mesures, CIPM) sowie weitere beratende und beigeordnete Komitees.
1874 wurde in Großbritannien das koharente CGS-System mit drei Basiseinheiten, abgeleiteten Einheiten und den Präfixen micro bis mega festgelegt. Da sich die bisherigen Einheiten als zu kompliziert erwiesen hatten, wurden 1880 für die Gebiete der Elektrizität und des Magnetismus zusätzlich „praktische Einheiten“ eingeführt, darunter Ohm, Volt und Ampere.
Auf der ersten CGPM 1889 wurden Meter, Kilogramm und Sekunde als internationale Basiseinheiten festgelegt (MKS-System). Die neue Prototype für den Meter und das Kilogramm wurden genehmigt und an die Mitgliedstaaten verteilt. Dabei ersetzte der so genannte Internationale Meterprototyp den Urmeter von 1799. Das Urkilogramm (auch Internationaler Kilogrammprototyp) ist weiterhin gültig. Beide werden in einem Tresor des BIPM in Sèvres bei Paris aufbewahrt.
Der Internationale Elektrische Kongress führte 1893 in Chicago „international“ genannte Einheiten für Spannung und Widerstand ein. Die Internationale Konferenz 1908 in London bestätigte die „internationalen“ Einheiten Volt und Ohm.
1946 kam das Ampere schließlich als weitere Basiseinheit hinzu (MKSA-System) und 1954 folgten Kelvin und Candela. 1971 wurde als vorerst letzte Basiseinheit das Mol beschlossen. Die folgende Übersicht zeigt Beispiele dafür, durch welche Definitionen die heutigen SI-Basiseinheiten in der Vergangenheit festgelegt waren:
| Größenwert | Frühere Definitionen durch die CGPM |
|---|---|
| 1 m | 1791/1795/1799, Französisches Parlament: Zehnmillionster Teil eines Frankreich durchquerenden Viertels des Meridians; |
| 1960: Länge, welche 1 650 763,73 Wellenlängen derjenigen Strahlung im Vakuum gleicht, die dem Übergang zwischen den Niveaus 2p10 und 5d5 des Krypton-86-Atoms entspricht. | |
| 1 s | früher: 1/(86 400)ter Teil des mittleren Sonnentags; |
| 1960: 1/(31 556 925.9747)ter Teil des tropischen Jahres für den 0. Januar 1900 (= 31. Dezember 1899), 12 Uhr Ephemeridenzeit. | |
| heute: Das 9 192 631 770-fache der Periodendauer des Übergangs zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung. | |
| 1 K | 1954: [T] = 1 °K (Grad Kelvin, Grad Absolut) |
| 1968: [T] = 1 K (Kelvin) ist der 273,16te Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes des Wassers. | |
| 1 cd | 1946/48: Lichtstärke senkrecht zu einer 1/600 000 Quadratmeter großen Oberfläche eines schwarzen Körpers bei der Temperatur gefrierenden Platins bei einem Druck von 101 325 Newton pro Quadratmeter. |
