Garuma mērvienības: definīcija, SI, imperiālās un astronomiskās vienības

Visaptverošs ceļvedis par garuma mērvienībām: SI, imperiālās, jūras un astronomiskās vienības — metri, collas, jūdzes, jūras jūdze, AU, gaismas gads, parseks.

Garuma mērvienība ir garuma vai attāluma mērīšanas veids. Mērvienība nosaka, kā tiek izteikts attālums skaitliskā formā un kā to pārveido uz citām vienībām; tā var būt starptautiski standartizēta (piem., SI) vai lokāla, vēsturiska vai specializēta (piem., jūrniecības, astronomijas vai inženierijas jomās).

Starptautiskā mērvienību sistēma (SI)

Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI) pamatmērvienība garumam ir metrs. No tā atvasinātās vienības tiek veidotas ar prefiksiem, kas apzīmē skaitliskus faktorus (piem., kilo-, centi-, milli-).

• metrs un no tā atvasinātās vienības, piemēram, "centimetrs" vai "kilometrs". Metra saīsinājums ir m; 1 m = 100 cm = 1000 mm = 0,001 km.

SI mērvienības nodrošina konsekventu un precīzu mērījumu apmaiņu starp zinātni, rūpniecību un ikdienas dzīvi. Paralēli metriskajai sistēmai pastāv arī citi, speciāli vai vēsturiski lietoti mēri.

Ne-SI un specializētas mērvienības

Pastāv daudzas vienības, kas nav daļa no SI, taču tiek plaši lietotas konkrētās nozarēs vai vēsturiskos kontekstos. Tālāk norādīti dažādi piemēri ar to atbilstībām SI:

• fermi (fm) (= 1 femtometrs SI vienībās) — izmanto atomu kodolzinātnē un daļiņu fizikā (1 fm = 10⁻¹⁵ m).
• angstroms (Å) (= 100 pikometri SI vienībās) — bieži lieto kristalogrāfijā un spektroskopijā (1 Å = 10⁻¹⁰ m).
• mikrons (= 1 mikrometrs SI vienībās) — bieži apzīmēts arī kā μm (1 μm = 10⁻⁶ m).
• Norvēģijas/Šveices mil (= 10 000 metru) — vietējas mērvienības, kas reiz lietotas kartogrāfijā un zemes mērīšanā.

Dažas no šīm vienībām tiek uzskatītas par ērtām speciālos izmēru diapazonos (piem., ångström metāliem un molekulām), taču zinātniskajā rakstībā bieži papildus norāda to atbilstību SI vienībām.

Imperiālās un ASV parastās vienības

Daudzas valstis — it īpaši Lielbritānijas izcelsmes sistēmas un ASV — joprojām izmanto imperiālās vai ar tām saistītas parastās vienības. Šeit ir visbiežāk sastopamās:

• collas (25,4 mm)
• mil (viena tūkstošdaļa collas, viena tūkstošdaļa)
• pēda (0,3048 m, 12 collas)
• pagalms (0,9144 m)
• (sauszemes) jūdze (1609,344 m)

Šīs vienības joprojām ir plaši izplatītas ASV ikdienā (piem., būvniecībā, rūpniecībā) un daļēji Lielbritānijā. Pievērsiet uzmanību, ka dažas vienības (piem., jūdze) var atšķirties starp dažādām vēsturiskām definīcijām, taču mūsdienās lietotā trase ir precīzi definēta.

Jūrniecība, kartogrāfija un mērniecība

Jūrniecībā un zemes mērēšanā pastāv specializētas vienības, kuras izvēlas pēc ērtības un tradīcijas:

• fātoms (dziļums) (1,8288 m)
• jūras jūdze (1852 m)

Jūras jūdze (nautical mile) balstās uz zemes meridiāna leņķisko mērījumu (1 jūras jūdze aptuveni vienāda ar vienu minūti zemes platuma). Fātoms parasti lietots kuģu dziļuma mērīšanā.

Mērnieki Amerikas Savienotajās Valstīs turpina izmantot dažas vēsturiskas vienības kartogrāfijā un juridiskos zemes aprēķinos:

• ķēde (~20,1 m)
• stienis (saukts arī par stabu vai asari) (~5 m)

Šīs vienības parasti saglabājušās fiksētu zemesgabalu izmēru un kadastra aprēķinos; tās bieži definētas nedaudz atšķirīgi atkarībā no tradīcijas vai štata.

Sporta un tradicionālās vienības

Zirgu skriešanās sacīkstes un citas tradicionālas darbības joprojām lieto specifiskas vienības:

• fūrlongs (~201 m)

Fūrlongs agrāk bija saistīts ar zemes apstrādi un skaitļots kā segments lauka platumā; mūsdienās tas saglabājas galvenokārt sacīkšu terminoloģijā.

Astronomiskās un liela mēroga vienības

Astronomisko mērījumu vajadzībām lieto ļoti lielas mērvienības, kas piemērotas attālumiem Saules sistēmā un Visumā:

• astronomiskā vienība (AU) (~ 149 gigametri). Viena AU ir aptuvenais attālums no Zemes līdz Saulei (≈ 1,496×10^11 m).
• gaismas gads (ly) (~9,46 petametru) — attālums, ko gaisma noiet vienā Zemes gadā (≈ 9,460×10^15 m).
• parsekas (pc) (~30,8 petametri), ieskaitot kiloparsekas (kpc) un megaparsekas (Mpc). 1 pc ≈ 3,086×10^16 m.

Šīs mērvienības ļauj ērtāk izteikt attālumus starpzvaigžņu un starpgalaktiskā mērogā; astronomijā bieži lieto kombinācijas ar prefiksiem (kilo-, mega- utt.).

Fizikā lietotās fundamentālās garuma skalas

Fizika izmanto arī vairākas fundamentālas garuma mērvienības, kas raksturo mazas vai fundamentālas struktūras mērogus:

• Planka garums — ļoti mazs mērs kvantu gravitācijas kontekstā, aptuveni 1,616×10⁻³⁵ m.
• Bora rādiuss — atomfizikā izmantots kā tipisks vadošā elektrona orbītas mērogs ūdeņraža atomā, aptuveni 5,29×10⁻¹¹ m.

Šīs vērtības parādās teorētiskos aprēķinos un norāda uz to, cik plašs var būt garuma diapazons no fundamentālā kvantu līmeņa līdz kosmisko attālumu skaitļiem.

Vēsturiskas un tautiskās mērvienības

Daudzas kultūras izveidojušas savas garuma vienības, kas saistītas ar cilvēka ķermeņa izmēriem, ikdienas priekšmetiem vai lauksaimniecību:

• cana
• cubit
• līga
• li (Ķīna)
• temps ("dubultais temps", ko izmantoja Senajā Romā, apmēram 5 pēdas).
• verst (Krievija)

Šīs vienības sniedz vērtīgu ieskatu par to, kā cilvēki dažādos laikos un kultūrās pielāgojuši mērvienības praktiskām vajadzībām. Mūsdienās tās galvenokārt interesē vēsturniekus, muzeju speciālistus un lingvistus.

Ikdienas salīdzinājumi

Ikdienas sarunās un neoficiālajā literatūrā ir ierasts redzēt garumus, kas tiek mērīti vienībās, kuru aptuveno platumu zina ikviens. Biežāk sastopamie piemēri ir šādi:

• cilvēka augums — aptuveni 1,5–2 m
• automašīnas garums — aptuveni 4–5 m
• A4 papīra garums — 297 mm
• viedtālruņa izmērs — 12–17 cm
• durvju platums — aptuveni 0,7–0,9 m
• pirksta platums (mazākais ķermeņa mērs) — apmēram 1–2 cm

Šādi salīdzinājumi palīdz intuitīvi novērtēt attālumus bez precīziem aprēķiniem; tomēr profesionālajā darbībā vienmēr jāizmanto precīzi definētas mērvienības un skaidras pārveides uz SI.

Piezīmes par pārveidi un precizitāti

Ja strādājat ar dažādām mērvienībām, ieteicams:

• uzglabāt vienības simbolus (piem., m, km, in, ft, nmi) un konversijas koeficientus;
• pārliecināties par to, vai vienībai ir precīza vērtība (piem., jūras jūdze = 1852 m) vai aptuvena;
• lietot SI vienības zinātniskos un tehniskos aprēķinos, ja vien nav labas nozares tradīcijas, kas prasa citas vienības.

Vienkārši konvertējot starp mērvienībām, izmantojiet precīzus koeficientus un, ja nepieciešams, norādiet noapaļošanas pakāpi atbilstoši mērījumu precizitātei.

Jautājumi un atbildes

J: Kādas ir dažas parastās garuma mērvienības Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI)?

J: Kādas ir dažas parastās garuma mērvienības Imperiālajā sistēmā un ASV parastajās garuma mērvienībās?

J: Kādas ir dažas vecās attāluma mērvienības?

J: Vai attālumu mērīšanai izmanto vēl citus vienību veidus?

J: Kā mēra norvēģu/zviedru milli?

J: Kādus priekšmetus ikdienas sarunās bieži izmanto garuma mērīšanai?

Meklēt pēc burta