Meter
- Seiten mit Skriptfehlern
- SI-Basiseinheit
- Längeneinheit
| Physikalische Einheit | |
|---|---|
| Einheitenname | Meter
|
| Einheitenzeichen | $ \mathrm {m} $ |
| Physikalische Größe(n) | Länge |
| Formelzeichen | $ l,s,b,h,d,r $ etc. |
| Dimension | $ {\mathsf {L}} $ |
| System | Internationales Einheitensystem |
| In SI-Einheiten | Basiseinheit |
| In CGS-Einheiten | $ \mathrm {1\,m=10^{2}\;cm} $ (Zentimeter ist Basiseinheit) |
| Benannt nach | {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:ISO15924:97: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) |
Der oder das[1] Meter (französisch mètre über lateinisch metrum aus {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:ISO15924:97: attempt to index field 'wikibase' (a nil value))[2] ist die Basiseinheit der Länge im Internationalen Einheitensystem (SI) und in anderen metrischen Einheitensystemen. Ein Meter ist definiert als die Länge der Strecke, die das Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt.[3] Das Einheitenzeichen des Meters ist der Kleinbuchstabe „m“. Für dezimale Vielfache und Teile des Meters werden die internationalen Vorsätze für Maßeinheiten verwendet.
Der Meter wurde 1799 als die Länge des Urmeters, eines Prototyps aus Platin, definiert. Dessen Länge entsprach nach den damals durchgeführten Messungen dem zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Nordpol zum Äquator. Die aktuelle Definition gilt seit 1983.
Definitionsgeschichte
Die Längeneinheit Meter ist seit Ende des 18. Jahrhunderts in Gebrauch. Der Ursprung dieser Längeneinheit geht auf einen Beschluss der französischen Nationalversammlung zurück, ein einheitliches Längenmaß zu definieren. Dem gingen einige Vorschläge für die Definition einer Längeneinheit voraus, die anders als die traditionellen Längenmaße nicht von der Länge menschlicher Gliedmaßen (der Fingerbreite, dem Zoll, der Handbreite, der Handspanne, der Elle, dem Fuß, dem Schritt und dem Klafter) abgeleitet war. So schlug der Abbé Jean Picard 1668 als Längeneinheit das Sekundenpendel vor – also die Länge eines Pendels, das eine halbe Periodendauer von einer Sekunde hat. Im Schwerefeld von Europa hätte ein solches Pendel die Länge von etwa 0,994 m und käme der heutigen Definition des Meters ziemlich nahe.
Erdfigur
Maßgebend für die neue Längeneinheit wurde jedoch nicht das Sekundenpendel, sondern die Erdfigur. 1735 entsandte die Pariser Akademie der Wissenschaften zwei Expeditionen zur Gradmessung in das heutige Ecuador und nach Lappland, um die genauen Abmessungen der Erde festzustellen. Im Jahr 1793 setzte der französische Nationalkonvent – neben einem neuen Kalender – auch ein neues Längenmaß fest: Der Meter sollte den 10-millionsten Teil des Erdquadranten auf dem Meridian von Paris betragen – also den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Nordpol über Paris zum Äquator. Ein Prototyp dieses Meters wurde 1795 in Messing gegossen.
Urmeter
Zwischen 1792 und 1799 bestimmten Delambre und Méchain die Länge des Meridianbogens zwischen Dünkirchen und Barcelona erneut. Aus einer Kombination mit den Ecuador-Lappland-Resultaten ergab sich ein neuer Wert zu 443,296 Pariser Linien, der 1799 für verbindlich erklärt und als ein Platinstab, das Urmeter, realisiert wurde. Im 19. Jahrhundert kamen allerdings genauere Vermessungen der Erde zum Ergebnis, dass das Urmeter etwa 0,02 % zu kurz geraten war. Dennoch wurde an dem 1799 definierten Meter festgehalten – mit dem Ergebnis, dass der Erdmeridianquadrant nicht 10.000 km, sondern 10.001,966 km lang ist. Diese Länge gilt für den Meridian von Paris, andere Meridiane können andere Längen haben. Ein Nebeneffekt war, dass man erkannte, dass die Erde kein exaktes Rotationsellipsoid ist, sondern eine unregelmäßige Form hat. Die Erde hatte sich damit als ungeeignet zur Definition des Meters erwiesen. Bis 1960 war deshalb das Meter als die Länge eines konkreten Gegenstands festgesetzt – zuerst des Urmeters, seit 1889 dann des Internationalen Meterprototyps (siehe unten). Alle späteren Definitionen hatten das Ziel, dieser Länge möglichst genau zu entsprechen.
Der Norddeutsche Bund beschloss am 17. August 1868 die Einführung des französischen Metersystems zum 1. Januar 1872. Deutschland gehörte 1875 zu den zwölf Gründungsmitgliedern der Meterkonvention.
Im Jahr 1889 führte das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM) den Internationalen Meterprototyp als Prototyp für die Einheit Meter ein. Dabei handelte es sich um einen Stab mit kreuzförmigem Querschnitt. Als Material wurde eine Platin-Iridium-Legierung im Verhältnis 90:10 gewählt. Die Länge des Meters wurde festgelegt als der Abstand der Mittelstriche zweier Strichgruppen auf dem auf einer konstanten Temperatur von 0 °C gehaltenen Stab. Es wurden 30 Kopien dieses Prototyps hergestellt und an nationale Eichinstitute übergeben.
Wellenlänge
Obgleich bei der Herstellung der Meterprototypen größter Wert auf Haltbarkeit und Unveränderbarkeit gelegt worden war, war doch klar, dass diese grundsätzlich vergänglich sind. Die Anfertigung von Kopien führte zwangsläufig zu Abweichungen und – ebenso wie regelmäßige Vergleiche der Kopien untereinander und mit dem Original – zum Risiko von Beschädigungen.
Um dem Abhilfe zu schaffen, wurde 1960 eine Definition über die Wellenlänge eingeführt: Ein Meter ist das 1 650 763,73-fache der Wellenlänge der von Atomen des Nuklids 86Kr beim Übergang vom Zustand 5d5 zum Zustand 2p10 ausgesandten, sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung. Die Definition basiert auf Forschungen von Ernst Engelhard. Das Verständnis dieser Definition setzt lediglich Kenntnisse in Atomphysik voraus. Sind diese und die nötige Ausrüstung vorhanden, so kann die Länge eines Meters an jedem beliebigen Ort reproduziert werden. Statt auf der aufzubewahrenden Maßverkörperung, dem Urmeter, beruht die Definition des Meters seitdem auf einer Messvorschrift für Naturkonstanten, die unabhängig von Maßverkörperungen gemessen werden können. Der Zahlenwert wurde dabei so gewählt, dass das Ergebnis dem bis 1960 gültigen Meter innerhalb der damaligen Messunsicherheit entsprach.
Lichtgeschwindigkeit
Verbesserungen der Genauigkeit bei der Messung der Länge eines Meters nach dieser Vorschrift änderten jeweils den offiziellen Zahlenwert der Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit. Zuletzt geschah dies 1973. Auf der 15. Generalkonferenz für Maße und Gewichte (kurz CGPM) wurde beschlossen, den Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit nicht zu messen, sondern zahlenmäßig auf den Wert von 299 792 458 m/s festzulegen und fortan die Längeneinheit anhand der Lichtgeschwindigkeit zu definieren.[4] Seitdem ist der Meter definiert als diejenige Strecke, die das Licht im Vakuum innerhalb des Zeitintervalls von 1/299 792 458 Sekunden durchläuft.[5] Die 17. CGPM hat am 20. Oktober 1983 diese Definition angenommen.
Gebräuchliche dezimale Vielfache
Die Einheit Meter ist mit verschiedenen dezimalen Vielfachen (auch SI-Präfixen) in Verwendung, beispielsweise:
| Bezeichnung | Symbol | Faktor | Als Vielfaches | Anmerkungen, für Beispiele solcher Längen siehe Größenordnung (Länge) |
|---|---|---|---|---|
| Myriameter | Myr[6] | 104 | 10 km | veraltet, siehe Myriameterstein, nicht SI-konform |
| Kilometer | km | 103 | 1000 m | |
| Hektometer | hm | 102 | 100 m | vor allem verwendet bei Artillerie und Marine, Hektometerstein an Straßen |
| Dekameter | dam | 101 | 10 m | zunächst Kette[7] |
| Meter | m | 100 | 10 dm | zunächst Stab[7] |
| Dezimeter | dm | 10−1 | 10 cm | veraltet Decimeter (um 1900) |
| Zentimeter | cm | 10−2 | 10 mm | zunächst Neuzoll[7] |
| Millimeter | mm | 10−3 | 1000 μm | zunächst Strich[7] |
| Mikrometer | μm | 10−6 | 1000 nm | veraltet Mikron, im technischen Sprachgebrauch auch kurz μ (Aussprache „mü“) |
| Nanometer | nm | 10−9 | 1000 pm | heute gebräuchlich für die Wellenlänge von Licht und in der Nanotechnologie |
| Ångström | Å | 10−10 | 100 pm | heute gebräuchlich in der physikalischen Chemie und der molekularen Thermodynamik, nicht SI-konform |
| Pikometer | pm | 10−12 | 1000 fm | gebräuchlich in der Chemie zur Angabe von Bindungslängen |
| Femtometer | fm | 10−15 | in der Kern- und Teilchenphysik als Fermi |
Zusammensetzungen mit weiteren Präfixen sind ungebräuchlich.
Zusammenhang zu anderen gebräuchlichen Längeneinheiten
| Meter ausgedrückt in Nicht-SI-Einheiten | Nicht-SI-Einheiten ausgedrückt in Meter |
|---|---|
| 1 Meter ≈ 3,2808 Fuß | 1 Fuß = 0,3048 Meter |
| 1 Meter ≈ 0,00062 Meilen (International) | 1 Meile (International) = 1609,344 Meter |
| 1 Meter ≈ 0,00054 Seemeilen | 1 Seemeile = 1852,0 Meter |
| 1 Meter ≈ 1,0936 Yard | 1 Yard = 0,9144 Meter |
| 1 Meter ≈ 39,370 Zoll | 1 Zoll = 0,0254 Meter |
Sprachgebrauch
Der deutsche Einheitenname Meter geht auf frz. mètre zurück [aus lat. metrum, griech. métron = (Vers)maß, Silbenmaß].[8]
Der Einheitenname Meter war nach DIN 1301-1:2002-10 Neutrum (das Meter), analog zu den Ursprungssprachen. Mit DIN 1301-1:2010-10 wurde dagegen Maskulinum (der Meter) als Norm festgelegt.[9] Damit wurde die Fachsprache dem allgemeinen Sprachgebrauch angepasst, wo Maskulinum überwiegt.[8] „Das“ Meter wird hingegen für die Bedeutung als Messinstrument benutzt, etwa: das Thermometer.
Zur Frage, ob Meter nach Numerus und Kasus flektiert wird, kann man laut der Duden-Redaktion folgende Fälle unterscheiden:[10]
- Steht das, dessen Maß angegeben wird, direkt hinter der Maßeinheit, wird die endungslose Form verwendet: in 2 Meter Höhe oder in 100 Meter Entfernung
- Steht das, dessen Maß angegeben wird, nicht direkt hinter der Maßeinheit, wird in der Regel die Form mit Flexionsendung verwendet (-s im Genitiv Singular, -n im Dativ Plural):
- Dabei ist es egal, ob das Gemessene überhaupt nicht genannt wird (in 100 Metern) oder an einer anderen Stelle im Satz steht (in einer Entfernung von 100 Metern).
- Die Flexionsendung wird auch verwendet, wenn vor Zahl und Maßeinheit noch ein Artikel steht: mit den 150 Metern Fußweg oder Vernachlässigung des einen Meters.
Abgeleitete Maßeinheiten
Vom Meter leiten sich die Flächeneinheit Quadratmeter und die Volumeneinheit Kubikmeter ab.
Literatur
- Hans-Joachim v. Alberti: Maß und Gewicht. Geschichtliche und tabellarische Darstellungen von den Anfängen bis zur Gegenwart. Akademie-Verlag, Berlin 1957.
- Johannes Hoppe-Blank: Vom metrischen System zum Internationalen Einheitensystem. Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig 1975 (Bericht PTB-ATWD-5).
- Reinhard Kreutzfeldt: Das Archivmeter – Zur Begründung des metrischen Systems vor 200 Jahren. In: Der Vermessungsingenieur. 3/99, Verlag Chmielorz, 1999, S. 156–158.
- Bettina Schütze, Andreas Engler, Harald Weber: Lehrbuch Vermessung - Grundwissen. 2. Auflage. Selbstverlag, Dresden 2007, ISBN 978-3-936203-07-3.
Weblinks
Wikisource: Gesetz, betreffend die Abänderung der Maaß- und Gewichtsordnung. Vom 11. Juli 1884 (Deutsches Reich) – Quellen und Volltexte - Das Meter – Artikel zur Definition und Realisierung, bei der PTB
- The BIPM and the evolution of the definition of the metre
- Video Terra X: Die Jagd nach dem Urmeter (2. Januar 2014) in der ZDFmediathek, abgerufen am 19. März 2014 (Dokumentarfilm über die Vermessung von Delambre und Mechain 1792–1799)
Einzelnachweise
- ↑ Siehe Abschnitt zum Sprachgebrauch
- ↑ Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.
- ↑ Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d‘unités/The International System of Units (8e edition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 2, 2007, S. 156 (Online Version (PDF-Datei, 1,4 MB)).
- ↑ J. Terrien: International Agreement on the Value of the Velocity of Light. In: Metrologia. Band 10, Nummer 1, 1974, S. 9, doi:10.1088/0026-1394/10/1/003
- ↑ Recommended value for the speed of light Resolution 2 of the 15th meeting of the CGPM (1975).
- ↑ Großh. Badisches Centralbureau für Meteorologie und Hydrographie: Der Rheinstrom und seine wichtigsten Nebenflüsse. Ernst & Korn, Berlin 1889.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Zu den deutschen Bezeichnungen Kette, Stab, Neuzoll und Strich:
Eintrag „Strich, Maßbezeichnung“, Band 15, S. 436, in: Autorenkollektiv: Brockhaus' Konversationslexikon. F. A. Brockhaus, Leipzig/Berlin/Wien 1894–1896.
H. Balsam: Leitfaden der Planimetrie nebst einer Sammlung von Lehrsätzen und Aufgaben. Nachdruck der 1. Auflage von 1872, Salzwasser Verlag, Paderborn, ISBN 978-3-8460-4629-6, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.
Adam Freiherr v. Burg: Das Pendel als Zeit- und Längenmass mit dem Uebergange auf das metrische Mass und Gewicht. In: Verein zur Verbreitung naturwissenschaftlicher Kenntnisse in Wien (Hrsg.): Populäre Vorträge aus allen Fächern der Naturwissenschaft. 16. Cyclus, Wien 1876, S. 509, Scan als PDF (43 MByte), OCR-Text. - ↑ 8,0 8,1 DUDEN – Das große Wörterbuch der deutschen Sprache. Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus, Mannheim 2000, ISBN 3-411-71001-2.
- ↑ DIN 1301-1:2010-10 Einheiten – Teil 1: Einheitennamen, Einheitenzeichen, Oktober 2010.
- ↑ Duden, Band 9: Richtiges und gutes Deutsch, danach knapp zusammengefasst Juliane Topka: Meter oder Metern?