Эталон

Эталон - Эталонами называют образцы мер, содержащие возможно точноопределенное число единиц той меры, образцом которой должен служить Э.Измерение большинства принятых в науке и технике величин может быть, какизвестно, сведено к измерению длин, масс и промежутков времени. Для этихосновных величин первоначально были избраны идеальные единицы: дляединицы длины-одна десятимиллионная часть четверти парижского земногомеридиана (метр) и одна сотая доля его; для единицы массы - масса одногокубического сантиметра чистой воды при температуре наибольшей плотностиее (грамм) и тысяча таких единиц (килограмм); для единицы промежутковвремени - одна секунда или 86400-ая часть средних солнечных суток. Помере усовершенствования методов измерения все более и более вкоренялосьубеждение, что вышеприведенные идеальные единицы не могут считатьсяопределенными, так как всякий исследователь, который пожелаетвоспроизвести эти единицы на основании их определений, получит величинуединиц, отличную от прежних, и более или менее отличающуюся отидеальных, в зависимости от умения исследователя и от точностиизмерительных приемов и приборов, которыми он располагает. В виду этогомеждународный конгресс, собравшийся в Париже в 1875 г., постановилпринять в качестве единиц длины и массы некоторые произвольные единицы,а именно: 1) в качестве единицы длины - метра - прототип метра,хранящийся в Париже и чрезвычайно близкий к идеальному метру, 2) и вкачестве единицы массы - прототип килограмма, хранящийся тоже в Париже ичрезвычайно близкий по величине к идеальному килограмму. Образцы длин имасс, точно сверенные с прототипами, имеются во всех государствах, иявляются нормальными эталонами. С нормальными Э. сравниваются всеостальные Э., применяемые для точных измерений; это сравнение даетвозможность узнать точную величину Э. в единицах прототипа Э. дляпромежутков времени не существует; единица времени все еще являетсяидеальной, но точность, с которой она может быть определена, более чемдостаточна при настоящем положении науки, и величина единицы всегдаочень просто может быть проконтролирована сравнительно несложнымиастрономическими наблюдениями; всякие хорошие астрономические часы можносчитать за Э. времени. Большинство остальных единиц, принятых в науке итехнике, могут быть приведены к основным единицам длины, массы ивремени. Так напр. за электростатическую единицу количестваэлектричества принимают такое его количество, которое действуя в пустотена равное ему количество, расположенное от него на расстоянии единицыдлины, отталкивает его с силой, равной единице силы; за единицу силыпринимают силу, которая, действуя на единицу массы сообщает ейравномерноускоренное движение с единицей ускорения: за единицу ускоренияпринимают такое ускорение движения тела, когда скорость тела в единицувремени увеличивается на единицу скорости; наконец, за единицу скоростипринимают скорость движения тела, проходящего единицу длины в единицувремени. Таким образом измерение большинства физических величин могло быбыть произведено при пользовании исключительно мерами длины, массы ивремени. Но в большинстве случаев методы такого абсолютного измерениявеличин чрезвычайно сложны и, если желательно достижение значительнойточности, требуют особых приборов, особой обстановки и чрезвычайнойтщательности в работе. Между тем методы сравнения двух однородныхвеличин обыкновенно значительно проще, не требуют столь сложнойобстановки и в общем обладают значительно большей точностью, чемизмерения абсолютные. Так напр., абсолютное измерение электрическогосопротивления, путем приведения его к измерению длин, масс и времени,чрезвычайно сложно, между тем как сравнение сопротивлений представляетотносительно простую задачу, которую легко выполнить даже с значительнойточностью. В виду этого в науке стремятся, где возможно, заменитьабсолютное измерение величин сравнением их с однородными, величинакоторых раз навсегда была точно определена в абсолютной мере. Для этойцели создают Э. тех величин, абсолютное измерение которых представляетзатруднения. как напр., в электрических измерениях создают эталоныразности потенциалов, сопротивления, емкости (конденсаторы с известнойемкостью), самоиндукции (катушки с точно определенной самоиндукцией), ит. д. Эти Э. раз навсегда измеряются с большой точностью в абсолютноймере; копируя их, создают другие Э., а сравнивая с ними однородныеподлежащие измерению величины, определяют и последние в абсолютной мере.Так как с большой точностью можно сравнивать лишь однородные величиныприблизительно одного и того же порядка величины, то стараются,обыкновенно, иметь эталоны одной и той же физической величины различныхпорядков. Обыкновенно эталоны, когда это возможно, стараются построитьтак, чтобы в них заключалось простое кратное число единиц или простоеподразделение единицы характеризуемой эталоном величины; так напр. Э.сопротивления, единицей которого является 1 ом, бывают в 0,01, 0,1, 1,100, миллион омов. Не всегда это возможно; так напр., Э. разностипотенциалов - нормальные элементы - дают обыкновенно разностьпотенциалов, не находящуюся в каком-либо простом отношении в единицеразности потенциалов - вольту, но все же совершенно точно определенную.Еще более важную роль играют Э. при измерении тех физических величин,которые не удалось привести к основным мерам длины, массы и времени.Примером такой величины является сила света, за единицу которойпринимают силу света произвольно выбранного, но точно установленногоисточника света. Абсолютного измерения таких Э. существовать не может, иединственной гарантией определенности такого Э. является точноеизготовление его по определенным, раз навсегда установленнымпредписаниям, и применение его в раз навсегда точно определенныхусловиях. Наиболее важным свойством всякого Э. является его возможнаяизменяемость от времени и окружающих условий. Поэтому при конструкции Э.их стараются построить из материалов, по возможности мало подвергающихсяизнашиванию, стараются придать им формы, гарантирующие наибольшуюсохранность их и наименьшее влияние на них окружающих условий. Крометого, если влияние внешних условий (напр. температуры) неизбежно, тостарательно изучают это влияние, так чтобы известно было, какойабсолютной величиной обладает данный Э. при всякой возможной комбинациивнешних условий. При пользовании Э. необходимо точно знать характер этихвлияний и стараться поставить Э. в такие условия, чтобы это влияние былолибо по возможности незначительным, либо было точно определенным.Абсолютное измерение Э. и сравнение их друг с другом представляет стольсложную задачу, что она иногда не по силам не только отдельнымнаблюдателям, но и прекрасно обставленным лабораториям. В виду этого всеработы этого рода стараются в последнее время сосредоточить в особыхправительственных, специально к тому приспособленных учреждениях. Первымтаким учреждением явилось Bureau des Poids et Mesures в Севре близПарижа; в Германии аналогичным учреждением являетсяPhysikalisch=Technische Reichsanstalt в Шарлоттенбурге близ Берлина, вPoccии - главная палата мер и весов в Спб.