4.3. Международная система единиц (si)

Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР утвердил ГОСТ 9 867 – 61 "Международная система единиц", которым было установлено предпочтительное применение этой системы во всех областях науки и техники и при преподавании.

Современные определения основных единиц SI (ГОСТ 8.417 – 2002 "ГСИ. Единицы физических величин"):

1. метр (единица длины) равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды;

2. килограмм (единица массы) равен массе международного прототипа килограмма;

3. секунда (единица времени) равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующих периоду между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия (¹³³Cs) при отсутствии возмущений полями;

4. ампер (единица силы электрического тока) равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 210^–7 Н;

5. кельвин (единица термодинамической температуры) равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды;

6. кандела (единица силы света) равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 54010¹² Гц, энергетическая сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Втср^–1;

7. моль (единица количества вещества) равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в нуклиде ¹²C массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.

В Международную систему единиц входят более ста производных единиц. Некоторые из них носят имена крупных ученых, а их обозначения (как русские, так и международные) пишутся с заглавной буквы. Например, герц (Гц, Hz), джоуль (Дж, J), вольт (В, V), фарад (Ф, F), зиверт (Зв, Sv), непер (Нп, Np).

Внедрение Международной системы единиц позволило унифицировать единицы измерения. Основные достоинства SI по сравнению с предшествующими системами единиц:

1. для каждой величины установлена одна и только одна единица;

2. разграничены единицы массы (килограмм) и силы (ньютон), в том числе силы веса;

3. Для всех видов энергии (механической, электрической, тепловой и т.д.) принята одна единица – джоуль, в связи с чем отпала необходимость в различных переводных коэффициентах, упростилась запись уравнений и формул в различных областях науки и техники.

4. SI является когерентной системой: в уравнениях, связывающих между собой основные и производные единицы, числовые коэффициенты равны 1.

5. Международная система единиц построена по десятичному принципу: кратные и дольные единицы образуются путем умножения исходных единиц на множители, равные десяти в целой степени, положительной или отрицательной.

6. Основные и производные единицы SI имеют, как правило, удобные для практического применения размеры. Международная система единиц охватывает большинство областей науки и техники.

И все-таки SI нельзя назвать идеальной и всеобъемлющей. Большая часть основных единиц (метр, секунда, ампер, кандела, моль) определены через другие основные и даже производные единицы. Они сохранили прежнюю роль независимых единиц только при образовании размерностей производных единиц. Обоснованные сомнения вызывает целесообразность наличия моля в комплекте основных единиц.

SI охватывает только те шкалы измерений, к которым применимо понятие единицы измерения, то есть метрические шкалы разностей и отношений. За границами SI оказались шкалы наименований и порядка, не имеющие единиц измерений, а также абсолютные шкалы с их безразмерными единицами. К Международной системе единиц не принадлежат и те единицы метрических шкал, соотношения которых с однородными единицами SI не равны десяти в целой степени. Примерами таких единиц могут служить:

морская миля (1м. миля = 1,852 км = 10^3,2679м),

минута (1 мин = 60 с = 10^1,7782с),

торр (1 торр = 133,3 Па = 10^2,1249 Па).

Среди внесистемных оказались единицы, которые широко применяются в метрологической практике. Поэтому, например, ГОСТ 8.417–02 содержит специальный раздел "Внесистемные единицы, допускаемые к применению наряду с единицами SI".

Однако все это не умаляет достоинств Международной системы единиц, которая на сегодняшний день является наиболее прогрессивной и отвечающей запросам наибольшего числа людей. Резолюция последней Генеральной конференции по мерам и весам обращает особое внимание на необходимость использования единиц SI при изучении ресурсов Земли, окружающей среды, благосостояния человека.