|
Důležitým mezníkem pro rozvoj vědy, techniky, výroby a obchodu byla Velká francouzská revoluce, zahájená dobytím Bastily v r. 1789. Brzdou vědeckých styků, rozvoje průmyslu a výměny zboží však byly rozdílné měrové a váhové soustavy v jednotlivých státech. Například vídeňský sáh, zavedený jako délková jednotka v Rakousku, měl délku 1,896 484 m, francouzský sáh (toise) 1,949 036 m. Ještě rozdílnější délkové jednotky byly v USA, Anglii, Rusku a dalších státech.
Francouzské národní shromáždění (Konvent) vytvořilo dekretem ze dne 26. března 1791 Všeobecnou komisi pro míry a váhy, jejímž úkolem bylo "odstranit úžasné a obtížné rozdíly a vytvořit jednotný systém měr a vah pro všechny věky a pro všechny národy".
Základní měrové jednotky měly být odvozeny z přírody. V komisi byl nejprve podán návrh, aby novou jednotkou délky byla délka vteřinového kyvadla. Protože by však tato délková jednotka byla závislá na jiné míře, a to na časové vteřině, a v její definici by dále musela být uvedena zeměpisná šířka a nadmořská výška, pro něž platí, byl nakonec přijat návrh, aby to byla "desetimiliontá část kvadrantu zemského". Bylo tedy třeba co nejpřesněji určit délku zemského kvadrantu a potom hmotně vyjádřit novou délkovou jednotku.
Zemský kvadrant Q je délka poledníku od rovníku k pólu. K jeho určení je třeba změřit alespoň dva oblouky na různých místech poledníku a zeměpisné šířky koncových bodů oblouků, tj. vykonat alespoň dvě stupňová měření.
Komise, jejímiž členy byli vynikající matematici a fyzici (Laplace, Lagrange, Monge, Condorcet a Borda), doporučila převzít délku oblouku v Peru (toto stupňové měření vykonala Francouzská akademie věd v letech 1735 – 1744), poněvadž oblouk v Laponsku nebyl tak přesný, a nově zaměřit oblouk na. pařížském poledníku. Z těchto dvou oblouků pak určit délku zemského kvadrantu.
Měření na pařížském poledníku vykonali v letech 1792 – 1798 členové pařížské Akademie Delambre, Méchain a Borda. Bylo to Velké francouzské stupňové měření, které neobyčejně přispělo k rozvoji geodézie.
Pařížský
oblouk byl prodloužen tak, že probíhal od Dunkerque až k
K měření dvou základen dlouhých asi 11 km u Paříže a Perpignanu zkonstruoval Borda první základnový přístroj v dějinách geodézie. Měřidlo č. 1 bylo pečlivě porovnáno s "toise du Perou"; základny se jím neměřily, ale sloužilo jako "normál". Kromě délky zemského kvadrantu byly vypočteny také délky poloos poledníkové elipsy a zploštění Země 1:334, což jo příliš malá hodnota. Přesto znamená Velké francouzské stupňové měření velký skok vpřed v oblasti geodézie: Borda zkonstruoval nové přístroje pro měření základen a úhlů, Delambre a Lagandre vypracovali nové měřické a výpočetní metody. Teoretické práce a praktické zkušenosti ukázaly, že trojúhelníky v řetězcích a v triangulacích vůbec musí mít vhodný tvar, bez příliš ostrých úhlů, že současně je třeba určovat nadmořské výšky bodů, zejména v horských oblastech, pro převod naměřených délek na nulovou hladinu atd. V řetězci byly měřeny nadbytečné prvky (základny, všechny úhly v trojúhelnících). Řada slavných matematiků (Legendre, Laplace, Gauss aj.) se proto začala zabývat využitím nadbytečných měření k určení přesnějších výsledků, vzniká vyrovnávací počet (Gauss ho poprvé použil v r. 1806 a uveřejnil v r. 1809, Legendre jej uveřejnil v r. 1806).
Zeměpisné šířky na 6 bodech oblouku byly určeny převážně z měření na hvězdu a Ursae minoris (Polárka).
V roce 1799 byla z tohoto měření a z měření v Peru vypočtena délka zemského kvadrantu Q = 5 130 740 toise du Perou. Pro novou délkovou jednotku, která na návrh poslance Prieura byla nazvána metr, tedy vyplývá
1 m = 0,513 074 0 toise du Perou.
Mechanik Lenoir zhotovil platinovou tyč této délky s přesností 0,01 mm, která pak zákonem z 10. prosince 1799 byla prohlášena za jednotku délkové míry. "Zákonný metr" je uložen ve francouzském státním archívu a nazývá se "métre des Archives". Přes všechny výhody se nová délková míra vžívala jen pomalu. Dokonce v samotné Francii první pokus v roce 1799 ztroskotal a povinně byla zavedena až v roce 1840.
Velké nevýhody mnoha národních délkových jednotek se znovu výrazně projevily na světové výstavě v Paříži v roce 1867, kde všechny zúčastněné státy vytvořili výbor pro sjednocení měr a vah. Téměř současně požadovala konference geodetů "Středoevropského stupňového měření", aby byl zhotoven a definován mezinárodní prototyp tohoto metru. Když se krátce poté připojila i Ruská akademie věd v Petrohradě k těmto návrhům, ustavila se v roce 1870 "Mezinárodní komise pro metr" za účasti 24 států. Komise doporučila vyhotovit měřidlo čárkové, neboť platinový koncový prototyp byl poměrně měkký a opotřebovával se a nebyl vhodný pro určování národních etalonů.
Značným pokrokem v zavádění metrické soustavy do života bylo vytvoření "Metrické konvence" v roce 1875. Bylo to seskupení většiny evropských států (kromě Anglie a Ruska), které již zavedly nebo se zavázaly zavést metrický systém. Společným nákladem byl založen "Mezinárodní úřad pro míry a váhy" se sídlem v Sévres u Paříže (Bureau international des Poids et Mesures). Již v roce 1874 bylo vyhotoveno 30 tyčí délky 102 cm, profilu písmene X, vepsaného do čtverce o straně 20 mm, a to ze slitiny, jež se skládala z 90% platiny a 10% iridia, která je dostatečně tvrdá a stálá. Navržený profil zamezuje prohnutí, má značný povrch k přizpůsobení se okolní teplotě a malou hmotnost (3,3 kg). Na tyto tyče byla přenesena délka archivního metru pomocí dvou jemných rysek Za mezinárodní prototyp metru byl prohlášen metr č. 6, který nejlépe souhlasil s metrem archívním (rozdíl byl jen 0,03 mm). Mezinárodní metr pak byl definován materiálně jako "vzdálenost obou koncových rysek na prototypu, uloženém v Mezinárodním úřadě pro míry a váhy v Sérves u Paříže, při teplotě 0oC, tlaku jedné atmosféry, v horizontální poloze a při podepření ve dvou bodech nejmenšího průhybu (v tzv. Besselových bodech)". Upustilo se tedy od nevhodné původní definice metru, neboť s každým novým určením (přesnějším) délky zemského kvadrantu by se vlastně měla měnit délka metru.
Přesnost mezinárodního prototypu se udává hodnotou 0,02 mm; spolu se dvěma kontrolními normály je uložen v pancéřové skříni ve sklepě budovy v Sérves. Tyto kontrolní normály se vždy po delší době srovnají s mezinárodním prototypem a používá se jich k určení délek pracovních etalonů Mezinárodního úřadu pro míry a váhy.
Ostatní vyhotovené metry byly porovnány s mezinárodním prototypem a losem rozděleny členským státům Metrické konvence jako "národní prototypy (normály)".
V bývalém Rakousku – Uhersku byla metrická míra uzákoněna v roce 1871 s povinností ji užívat od 1. ledna 1876. Národní prototypy měly čísla 15 a 19. Po osamostatnění přistoupila naše republika oficiálně k metrické konvenci v roce 1922 a prototyp metru č. 7 získala v roce 1928. Je uložen v trezoru Metrologického úřadu v Praze. Jeho délka při teplotě 0oC je
1 m + 0,16 mm ± 0,1 mm,
při teplotě t pak
1 m + 0,16 mm + (8,806t + 0,001 77t2)mm ± 0,2 mm.
V Rusku byla metrická míra zavedena v roce 1921, v Anglii a USA se povinné zavedení teprve připravuje. Vzhledem k tomu, že Anglie je členem EU, musí být všude kromě místní délkové jednotky (inch, tedy palce) uváděn též rozměr v metrické míře.
Přesnost určení délek měřidel srovnáním s etalonem (komparace, etalonáž) závisí na kvalitě rysek a na přesnosti přístrojů pro komparaci – komparátorů. Silné zvětšení rysek mezinárodního prototypu ukázalo, že jsou neostré (roztřepené) a široké 5 – 8 mm. Dnešní technika (lasery) však umožňuje vynášet rysky dokonalejší, široké maximálně 3 mm. Také přesnost komparátorů se značně zvýšila, použitím elektronických zařízení a interference světla, takže lze odhadovat na méně než 0,01 mm. Mohl by se sice vyrobit nový mezinárodní prototyp s přesněji vynesenými ryskami, situace by se však po určité době pravděpodobně opakovala. Z tohoto důvodu bylo rozhodnuto přijmout novou definici metru, založenou na přírodním jevu, která by ale neporušila kontinuitu metrického systému. Od roku 1892 fyzikové a metrologové Michelson, Benoit a další určili několikrát délku metru v délkách světelné vlny červené čáry kadmia , avšak teprve v říjnu 1960 (po mnoha dalších výzkumech a měřeních) byla na světové konferenci pro míry a váhy přijata nová fyzikální definice mezinárodního metru: "Metr je délka, rovnající se 1 650 763,73 násobku vlnové délky záření sířícího se ve vakuu, které přísluší přechodu mezi dvěma energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86".
Nejnovější definice "metru" je odvozena od rychlosti světa, tj.
rychlosti světla ve vakuu.
|