Meter je základná jednotka dĺžky v Medzinárodnej sústave jednotiek SI. Definuje sa ako dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 sekundy. No vždy to tak nebolo.
V4. tisícročí pred n. l. došlo k závažným zmenám v produkcii poľnohospodárstva. Hlavné oblasti boli v povodí Nílu, v Mezopotámii a v Pandžábe. Vznikala potreba určovať výmery obrábanej pôdy, hodnotiť ich úžitok a tiež potreba kvantifikácie pri výmene tovarov. Prvé definované jednotky merania sa objavili u Sumerov (počiatkom 2. tisícročia pred n. l.), zaviedol sa sexagesimálny (šesťdesiatkový) systém, ktorý v prípade jednotiek času a rovinného uhla pretrváva až doteraz. Možno však povedať, že prvé merané veličiny v histórii boli dĺžka, rovinný uhol, čas, plošný obsah, objem a hmotnosť.
Lakeť, piaď, stadion…
V starovekom Egypte sa ako etalón dĺžky používal lakeť aktuálne vládnuceho faraóna, ktorý bol definovaný ako dĺžka predlaktia, t. j. od lakťa po koniec natiahnutého prostredníka plus šírka jeho ruky. Tomu, kto si nedal kalibrovať svoje meradlo dĺžky pri splne mesiaca, hrozil trest smrti. Lakeť sa preniesol a vytesal do čiernej žuly a musel sa udržiavať. Aj v Biblii sa spomínajú dĺžkové miery sing, resp. lakeť (52,5 cm), ktorý sa rovnal 2 piaďam (dĺžková miera medzi roztiahnutým palcom a malíčkom). Piaď sa rovnala trom dlaniam a dlaň štyrom prstom. Najväčšou dĺžkovou mierou bola trstina (asi 3,3 m). Na vyjadrenie vzdialenosti sa v Izraeli používala grécka miera stadion (asi 185 m) a rímska míľa (asi 1 478 m). V Rímskej ríši štát dbal o príslušnú reguláciu tak, aby sa uľahčil hospodársky styk, najmä výmena tovarov. Po rozpade Rímskej ríše Karol Veľký venoval veľkú starostlivosť jednotnosti merania, neskôr však došlo k úpadku aj v tomto štátnom útvare a z antického metrologického dedičstva sa zachovali iba názvy niektorých jednotiek, ktoré však prislúchali nejednotným hodnotám.
Unifikácia
V Anglicku určitý metrologický poriadok zaviedli v roku 1215 (Magna Charta Libertatum), keď sa kodifikovala základná jednotka dĺžky – yarde. Neusporiadané pomery v stredoveku (vojny, epidémie a pod.) spôsobili, že každý štát, panovník či mesto si zavádzal svoje jednotky. Aj v Rakúsko-Uhorsku sa používali dĺžkové miery ako piaď. Napríklad jednotka dĺžky lakeť sa mohla na území Čiech používať až do zavedenia metrickej sústavy. Rozvoj výroby a techniky v 16. a 17. storočí podnietil iniciatívu štátov pri tvorbe unifikovaných jednotiek merania. K tomu prispeli aj priekopnícke práce význačných vedcov (J. Kepler, G. Cardano, G. Galilei, J. B. Pascal, H. Ch. Huygens, R. Descartes a i.). Objektívne podklady na realizáciu modernej metrologickej sústavy vytvorila až Veľká francúzska revolúcia. Na určenie jednotky dĺžky – metra sa organizovali tzv. stupňové merania. V roku 1795 vo Francúzsku zaviedli tzv. desatinnú metrickú sústavu s dôslednou decimalizáciou jednotiek dĺžky, rovinného uhla, plošného obsahu, objemu a hmotnosti. Metrická sústava sa však presadzovala s obtiažami nielen v krajine svojho vzniku, ale aj v iných štátoch Európy.
Kyvadlový meter
V stredoveku takmer každé mesto malo vlastné jednotky mier, ktoré sa vzťahovali na spomenuté základné veličiny. Rozširujúci sa obchod a nastupujúca priemyselná výroba v 18. storočí vytvorili veľký tlak na racionalizáciu a unifikáciu mier.
Hlavnou úlohou v tých časoch bolo definovanie základnej jednotky dĺžky a dohoda o nej. Ešte v roku 1668 navrhol anglický filozof John Wilkins, aby budúca univerzálna dĺžková miera mala desatinné delenie a odporučil prijať návrh jej realizácie pomocou sekundového kyvadla. Periódu kmitov kyvadla odvodil holandský fyzik Christiaan Huygens. Pre jeden meter vyrátal hodnotu, ktorá sa radikálne nelíši od veľkosti metra (1,010 17 m), ako ho definovali neskôr. Pre dĺžku kyvadla ls = 1 m pri priemernej hodnote tiažového zrýchlenia v Londýne približne g = 9,97 m • s-2 vychádza doba kyvu kyvadla TK = 1 s. Na inom mieste na zemeguli môže byť gravitačné zrýchlenie iné, a to by znamenalo aj iný čas kyvu kyvadla. V roku 1675 Tito Livio Burattini prvý raz použil v súvislosti s jednotkou dĺžky termín metro cattolico (odvodený z gréckeho metron katholikon, čo znamená univerzálna miera). Z toho vznikol francúzsky výraz metre, ktorý sa v roku 1797 zaviedol do angličtiny ako metre.
Poludníkový meter
Koncom 18. storočia uzrel svetlo sveta iný návrh, a to definovať meter ako desaťmilióntinu kvadrantu zemského poludníka. V roku 1791 komisia Francúzskej akadémie vied (boli v nej také významné vedecké osobnosti ako J. L. Lagrange a P. S. Laplace) uprednostnila návrh poludníkovej definície pred kyvadlovou definíciou. Zdôvodnenie bolo logické: Veľké variácie tiažového zrýchlenia pozdĺž kvadrantu v dôsledku zemepisnej šírky (vektor odstredivej sily pri rotácii Zeme), nadmorskej výšky a lokálneho zloženia zemskej kôry. Rozhodlo sa o definícii metra ako jednej desaťmilióntine severného kvadrantu parížskeho poludníka. Zákonom zo 7. apríla 1795 sa vo Francúzsku zaviedla desatinná metrická sústava, a tak sa určila definitívna hodnota prevodu jednotiek metra. Názov meter (metre) navrhol Jean-Charles de Borda a názvy dekadických násobkov a podielov (centi, deka, hekto a kilo) Jean Henri van Swinden.
Metrická konvencia
Významným medzníkom modernej metrológie sa stalo podpísanie Metrickej konvencie 20. mája 1875 osemnástimi diplomatickými zástupcami zainteresovaných štátov.
Za Rakúsko-Uhorsko podpísal konvenciu gróf Apponyi. V rámci tejto konvencie sa zriadil Medzinárodný úrad pre miery a váhy (BIPM) v Sevres pri Paríži, ako aj príslušné odborné grémiá: Medzinárodný výbor pre váhy a miery (CIPM) a Generálna konferencia pre váhy a miery (CGPM). Orgány konvencie vytvorili v krátkom čase základné podmienky na zavedenie metrickej sústavy, na rozvoj metrologických poznatkov a zvýšenie úrovne merania v celosvetovom meradle. V súčasnosti prijalo modernú sústavu jednotiek SI už vyše 130 štátov sveta. V roku 1889 vyrobili Medzinárodný prototyp metra. Meter sa definoval ako vzdialenosť dvoch vrypov na medzinárodnom prototype metra, uloženom v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery v Sevres, meraná pri teplote 0 °C a tlaku 1,013 25.105 Pa. Prototyp sa zhotovil zo zliatiny platiny (90 %) a irídia (10 %), jeho prierez má tvar X. Stupnica s ryskami leží v tzv. neutrálnej rovine, t. j. v polovici výšky miery. Následne sa pre záujemcov z jednotlivých štátov vyrobilo niekoľko kópií metra. Slovenský metrologický ústav vlastní kópiu medzinárodného prototypu metra č. 7. V súčasnosti má už tento meter len historickú hodnotu.
Atómový meter
Už začiatkom 20. storočia dosahovala najväčšia presnosť interferenčných meraní úroveň, k akej nedospeli v mnohých metrologických ústavoch dokonca ani teraz, na začiatku 21. storočia. Proces spresňovania interferenčných meraní, založených na zvolených čiarach spektrálnych lámp, pokračoval ešte celé desaťročia, až sa v roku 1960 rozhodlo o novej definícii metra. Meter sa definoval ako 1 650 763,73-násobok vlnovej dĺžky žiarenia kryptónu 86Kr (cca 606 nm). Relatívna neistota, priradená k tejto hodnote, bola 4 .109
Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
RNDr. Ing. Ján Bartl, CSc.,
Ústav merania SAV, Bratislava
Foto archív autora
