Эталон - что вы знаете о нем?

14 апреля 2023

7 апреля 1795 года Национальным Конвентом Франции был принят Закон о введении Метрической системы мер. В 1875 году 17 стран, в том числе и Россия, подписали Метрическую конвенцию, в которой Метрическая система мер была признана международной, и были утверждены прототипы метра и килограмма для всех стран.

А знаете ли вы, что в Древнем Египте, провожая в загробное царство умершего фараона, среди прочих ценных предметов в гробницу помещали копию меры длины — “священного локтя”. Сам же эталон покоился в храме и тщательно оберегался жрецами. Сегодня создают эталоны и средства передачи их показаний измерительным приборам, открывают новые и более совершенные методы точных измерений ученые-метрологи. Сами же эталоны представляют собой сложные аппаратурные комплексы, занимающие большую площадь. Это достояние чрезвычайно ценное, ведь ошибки измерения в любой области человеческой деятельности чреваты многими бедами: в науке может не состояться открытие, а в промышленности отклонение от стандарта влечет большие экономические потери.

            Самые точные наручные или настенные часы грешат против эталонного времени в миллиарды раз. Впрочем, в быту и не нужна точность до долей микросекунды. Но она совершенно необходима в исследовании космоса, для создания систем навигации, управления воздушным движением, повышения качества теле- и радиопередач и многих других целей.

            Например, эталон времени — особенный эталон. Все остальные эталоны вводятся в действие периодически, для сличения с ними вторичных и рабочих эталонов. Но эталон, хранящий шкалу времени, нельзя остановить, как нельзя остановить время. Он работает всегда. Есть такой афоризм: время — очень простое понятие, пока вы не пытаетесь объяснить его кому-нибудь. С полным основанием эти слова можно отнести и к эталону времени.

            Российский государственный эталон времени входит в группу лучших мировых эталонов, его относительная погрешность не превышает 5^.10^-14, то есть 0,00000000000005 секунды. За полмиллиона лет эталон даст погрешность в одну секунду. (О различиях атомного и астрономического времени см. “Наука и жизнь” № 11, 1976 г.).

            А первое определение метра — одна десятимиллионная доля четверти земного меридиана, проходящего через Париж. К 1799 году французами были выполнены необходимые измерения и изготовлен эталон — платиновая линейка. Ее и поныне называют “архивный метр”. Старшее поколение, очевидно, помнит по школьному учебнику физики рисунок линейки Х-образного сечения длиной 102 см, на которой нанесены две группы штрихов. Расстояние между средними штрихами этих групп равнялось 1 метру.

            Старые эталоны (платиново-иридиевая линейка и пришедшие ей на смену кадмиевые и криптоновые лампы) не позволяли определить значение метра с погрешностью меньшей 10^-7. А этого было уже недостаточно. Развитие техники, и прежде всего электроники, требовало создания деталей с более высокой точностью. Чтобы сделать новый эталон, нужно было придумать метру новое определение, причем привязанное к заведомо постоянным величинам, так называемым фундаментальным физическим константам. Было заманчиво определить метр через время и скорость. До этого додумались еще мудрецы Халдеи: во время специального обряда на горизонтальной площадке жрец ловил взглядом первую точку появления Солнца на горизонте и размеренным шагом устремлялся ему навстречу; как только над горизонтом всходил весь диск, жрец останавливался, место отмечалось — и таким образом определялась мера длины “стадий” — около 185 метров.

            Со временем все было в порядке — погрешность его эталона в сотни тысяч раз меньшая, чем у метра. Но возникли проблемы со скоростью. Годилась лишь одна фундаментальная константа — скорость света в вакууме, но погрешность определения ее значения не могла быть меньше, чем у эталона метра (ведь скорость — это те же метры в секунду). Образовался заколдованный круг. И разорвали его, приняв неординарное решение: считать наиболее достоверное из измеренных значений скорости света истинным, то есть не имеющим погрешностей. Так появилось новое определение метра — он равен пути, проходимому светом в вакууме за 1/2999792458 доли секунды, а метр попал в “вассальную зависимость” от времени.

            Современные эталоны — это, как правило, сложные аппаратурные комплексы. А эталон массы был и остается гирей — платиново-иридиевой “образца 1889 года” (именно тогда Международное бюро мер и весов изготовило 42 эталона килограмма). Сущность самой измерительной операции также осталась прежней и сводится к сравнению двух масс при взвешивании.

            Килограмм никак не связан ни с физическими константами, ни с какими-либо природными явлениями. Поэтому эталон берегут тщательнее, чем зеницу ока — в буквальном смысле не дают пылинке на него сесть, ведь пылинка — это уже несколько делений на чувствительных весах.

            Проходят годы, и эталон килограмма худеет или полнеет. Определить, что именно с ним происходит, принципиально невозможно — здесь плохую услугу оказывает одинаковость всех эталонов массы. Поэтому во многих метрологических лабораториях мира ведутся интенсивные поиски новых путей создания и определения эталона килограмма. Например, есть идея привязать его к вольту и ому, единицам измерения электрических величин, и взвесить с помощью эталона единицы силы тока — ампер-весов. Теоретически можно представить себе эталон килограмма в виде идеального кристалла, содержащего известное число атомов определенного химического элемента (точнее — одного его изотопа). Но способы выращивания таких кристаллов пока не известны.

            Все наши измерения, все приборы опираются на эталоны. В свою очередь, как и все средства измерений, эталон необходимо поверять или калибровать. Отличие поверки/калибровки эталонного средства измерения от средства измерения будет обязательная выдача протокола поверки/калибровки на эталон. Если средство измерения, используемое в качестве эталона, не утвержденного типа (т.е., не внесенное в Государственный реестр), то на основании выданного свидетельства о поверке и протокола поверки можно провести процедуру аттестации.

По материалам сайта: https://www.nkj.ru/archive/articles/8210/ (Наука и жизнь, ЭТАЛОНЫ)

Задать вопрос:  Да

Заказ услуги:  Да

Расположение фото:  Слева

Детальное описание: 

7 апреля 1795 года Национальным Конвентом Франции был принят Закон о введении Метрической системы мер. В 1875 году 17 стран, в том числе и Россия, подписали Метрическую конвенцию, в которой Метрическая система мер была признана международной, и были утверждены прототипы метра и килограмма для всех стран.

А знаете ли вы, что в Древнем Египте, провожая в загробное царство умершего фараона, среди прочих ценных предметов в гробницу помещали копию меры длины — “священного локтя”. Сам же эталон покоился в храме и тщательно оберегался жрецами. Сегодня создают эталоны и средства передачи их показаний измерительным приборам, открывают новые и более совершенные методы точных измерений ученые-метрологи. Сами же эталоны представляют собой сложные аппаратурные комплексы, занимающие большую площадь. Это достояние чрезвычайно ценное, ведь ошибки измерения в любой области человеческой деятельности чреваты многими бедами: в науке может не состояться открытие, а в промышленности отклонение от стандарта влечет большие экономические потери.

            Самые точные наручные или настенные часы грешат против эталонного времени в миллиарды раз. Впрочем, в быту и не нужна точность до долей микросекунды. Но она совершенно необходима в исследовании космоса, для создания систем навигации, управления воздушным движением, повышения качества теле- и радиопередач и многих других целей.

            Например, эталон времени — особенный эталон. Все остальные эталоны вводятся в действие периодически, для сличения с ними вторичных и рабочих эталонов. Но эталон, хранящий шкалу времени, нельзя остановить, как нельзя остановить время. Он работает всегда. Есть такой афоризм: время — очень простое понятие, пока вы не пытаетесь объяснить его кому-нибудь. С полным основанием эти слова можно отнести и к эталону времени.

            Российский государственный эталон времени входит в группу лучших мировых эталонов, его относительная погрешность не превышает 5^.10^-14, то есть 0,00000000000005 секунды. За полмиллиона лет эталон даст погрешность в одну секунду. (О различиях атомного и астрономического времени см. “Наука и жизнь” № 11, 1976 г.).

            А первое определение метра — одна десятимиллионная доля четверти земного меридиана, проходящего через Париж. К 1799 году французами были выполнены необходимые измерения и изготовлен эталон — платиновая линейка. Ее и поныне называют “архивный метр”. Старшее поколение, очевидно, помнит по школьному учебнику физики рисунок линейки Х-образного сечения длиной 102 см, на которой нанесены две группы штрихов. Расстояние между средними штрихами этих групп равнялось 1 метру.

            Старые эталоны (платиново-иридиевая линейка и пришедшие ей на смену кадмиевые и криптоновые лампы) не позволяли определить значение метра с погрешностью меньшей 10^-7. А этого было уже недостаточно. Развитие техники, и прежде всего электроники, требовало создания деталей с более высокой точностью. Чтобы сделать новый эталон, нужно было придумать метру новое определение, причем привязанное к заведомо постоянным величинам, так называемым фундаментальным физическим константам. Было заманчиво определить метр через время и скорость. До этого додумались еще мудрецы Халдеи: во время специального обряда на горизонтальной площадке жрец ловил взглядом первую точку появления Солнца на горизонте и размеренным шагом устремлялся ему навстречу; как только над горизонтом всходил весь диск, жрец останавливался, место отмечалось — и таким образом определялась мера длины “стадий” — около 185 метров.

            Со временем все было в порядке — погрешность его эталона в сотни тысяч раз меньшая, чем у метра. Но возникли проблемы со скоростью. Годилась лишь одна фундаментальная константа — скорость света в вакууме, но погрешность определения ее значения не могла быть меньше, чем у эталона метра (ведь скорость — это те же метры в секунду). Образовался заколдованный круг. И разорвали его, приняв неординарное решение: считать наиболее достоверное из измеренных значений скорости света истинным, то есть не имеющим погрешностей. Так появилось новое определение метра — он равен пути, проходимому светом в вакууме за 1/2999792458 доли секунды, а метр попал в “вассальную зависимость” от времени.

            Современные эталоны — это, как правило, сложные аппаратурные комплексы. А эталон массы был и остается гирей — платиново-иридиевой “образца 1889 года” (именно тогда Международное бюро мер и весов изготовило 42 эталона килограмма). Сущность самой измерительной операции также осталась прежней и сводится к сравнению двух масс при взвешивании.

            Килограмм никак не связан ни с физическими константами, ни с какими-либо природными явлениями. Поэтому эталон берегут тщательнее, чем зеницу ока — в буквальном смысле не дают пылинке на него сесть, ведь пылинка — это уже несколько делений на чувствительных весах.

            Проходят годы, и эталон килограмма худеет или полнеет. Определить, что именно с ним происходит, принципиально невозможно — здесь плохую услугу оказывает одинаковость всех эталонов массы. Поэтому во многих метрологических лабораториях мира ведутся интенсивные поиски новых путей создания и определения эталона килограмма. Например, есть идея привязать его к вольту и ому, единицам измерения электрических величин, и взвесить с помощью эталона единицы силы тока — ампер-весов. Теоретически можно представить себе эталон килограмма в виде идеального кристалла, содержащего известное число атомов определенного химического элемента (точнее — одного его изотопа). Но способы выращивания таких кристаллов пока не известны.

            Все наши измерения, все приборы опираются на эталоны. В свою очередь, как и все средства измерений, эталон необходимо поверять или калибровать. Отличие поверки/калибровки эталонного средства измерения от средства измерения будет обязательная выдача протокола поверки/калибровки на эталон. Если средство измерения, используемое в качестве эталона, не утвержденного типа (т.е., не внесенное в Государственный реестр), то на основании выданного свидетельства о поверке и протокола поверки можно провести процедуру аттестации.

По материалам сайта: https://www.nkj.ru/archive/articles/8210/ (Наука и жизнь, ЭТАЛОНЫ)

Детальная картинка: Array

Начало активности (дата): 14.04.2023 12:43:46