Международная система единиц СИ¶

Международная система единиц (СИ) — система единиц физических величин, принятая в качестве основной системы измерений в большинстве стран мира, включая Российскую Федерацию. СИ представляет собой современную форму метрической системы и используется в науке, технике, промышленности и повседневной жизни для обеспечения единообразия измерений. Полное официальное название системы — Le Système International d'Unités (французский язык), в русскоязычной практике применяется аббревиатура СИ.

¶История создания

Предшественницей СИ была метрическая система мер, разработанная во Франции в конце XVIII века. В 1799 году были изготовлены эталоны метра и килограмма. В 1875 году семнадцать государств, включая Российскую империю, подписали Метрическую конвенцию, учредившую Международное бюро мер и весов (МБМВ) и Международный комитет мер и весов (МКМВ).

В 1960 году на XI Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) была официально принята система, получившая название «Международная система единиц». Первоначально она включала шесть основных единиц: метр, килограмм, секунду, ампер, кельвин и канделу. В 1971 году к ним добавилась седьмая основная единица — моль (единица количества вещества).

¶Основные единицы

СИ строится на семи основных (базовых) единицах, которые считаются независимыми друг от друга:

Из основных единиц образуются производные единицы — например, ньютон (единица силы), джоуль (единица энергии), ватт (единица мощности), паскаль (единица давления) и другие. Производные единицы могут иметь собственные наименования либо выражаться через основные.

¶Определения единиц и реформа 2019 года

До 2019 года определения ряда основных единиц опирались на физические артефакты. Так, килограмм определялся массой международного прототипа — платино-иридиевого цилиндра, хранящегося в МБМВ. Метр определялся через длину световой волны, а секунда — через атомные переходы.

На XXVI ГКМВ в 2018 году было принято решение о переходе к определениям, основанным на фундаментальных физических константах, вступившее в силу 20 мая 2019 года. Согласно новой системе:

• Метр определяется через скорость света в вакууме, которая принята равной точно 299 792 458 м/с;
• Килограмм определяется через постоянную Планка, принятую равной точно 6,62607015×10⁻³⁴ Дж·с;
• Секунда определяется через частоту сверхтонкого перехода в атоме цезия-133 (9 192 631 770 Гц);
• Ампер определяется через элементарный электрический заряд (1,602176634×10⁻¹⁹ Кл);
• Кельвин — через постоянную Больцмана (1,380649×10⁻²³ Дж/К);
• Моль — через постоянную Авогадро (6,02214076×10²³ моль⁻¹);
• Кандела — через световую эффективность монохроматического излучения частотой 540×10¹² Гц (683 лм/Вт).

Эта реформа устранила зависимость эталонов от физических объектов и сделала определения воспроизводимыми в любой лаборатории мира с достаточной точностью.

¶Кратные и дольные единицы

Для образования кратных и дольных единиц в СИ применяются десятичные приставки. Стандартный набор приставок охватывает диапазон от 10⁻³⁰ до 10³⁰. Наиболее употребительные из них:

• кило (к, 10³), мега (М, 10⁶), гига (Г, 10⁹), тера (Т, 10¹²);
• деци (д, 10⁻¹), санти (с, 10⁻²), милли (м, 10⁻³), микро (мк, 10⁻⁶), нано (н, 10⁻⁹).

В 2022 году на XXVII ГКМВ были утверждены новые приставки: ронна (10²⁷), кветта (10³⁰), ронто (10⁻²⁷) и квекто (10⁻³⁰).

¶Правовой статус в России

В Российской Федерации использование единиц СИ регулируется постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 года № 879 «Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации». СИ является обязательной для применения в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений. Наряду с единицами СИ допускаются к применению некоторые внесистемные единицы (например, литр, тонна, градус Цельсия, миллиметр ртутного столба) — но только в случаях, оговорённых положением.

¶Применение

СИ применяется повсеместно: в научных исследованиях, инженерных расчётах, медицине, торговле, навигации, спорте. В большинстве стран мира (кроме США, Либерии и Мьянмы, где распространена традиционная система мер) СИ является официальной или основной системой измерений. Международные научные журналы требуют представления результатов в единицах СИ. В авиации и морской навигации частично сохраняются внесистемные единицы (футы, морские мили, узлы), однако в расчётной документации применяется СИ.

¶Критика и ограничения

Отдельные специалисты отмечают сложность восприятия некоторых единиц СИ в бытовом контексте (например, кельвинов вместо градусов Цельсия для температурных интервалов) и громоздкость приставок для очень малых и очень больших величин. Также высказывались замечания о том, что фундаментальные константы, на которых основаны определения, сами измеряются с некоторой погрешностью, хотя в рамках принятых определений их значения зафиксированы точно. В целом система признаётся наиболее совершенной и полной из существующих.

¶Источники

• Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации (утв. постановлением Правительства РФ от 31.10.2009 № 879).
• The International System of Units (SI), 9th edition, BIPM, 2019.
• Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990.