Metrová konvencia: dohoda o medzinárodnom meradle a jej význam

Metrický systém bol vyvinutý vo Francúzsku v 90. rokoch 17. storočia. Dĺžka metra bola stanovená ako jedna desaťmilióntina vzdialenosti medzi severným pólom a rovníkom. V rokoch 1791 až 1798 Francúzi Delambre (matematik a astronóm) a Méchain (astronóm) zmerali vzdialenosť medzi Dunkerque a Barcelonou. Na základe týchto meraní vyrobili kovovú tyč dlhú presne 443,296 ligne (ligne je stará francúzska jednotka dĺžky, ktorá sa rovná jednej dvanástine francúzskeho palca). Táto tyč sa používala ako štandard pre meter. Táto tyč sa neskôr začala nazývať metre des archives. Do roku 1860 sa zistilo, že metre des archives je o 0,03 % kratší, ako sa predpokladalo.

Veľká výstava v Londýne v roku 1851 a Medzinárodná výstava v Paríži v roku 1867 ukázali, že rôzne národy musia používať rovnaké meracie jednotky. V 60. rokoch 19. storočia viedli astronómovia a geodeti spoza hraníc Francúzska mnohé diskusie o tom, či majú používať archívny meter, alebo "nový meter", ktorý by zohľadňoval chybu 0,03 %. Prusko prevzalo iniciatívu a zorganizovalo konferencie v Berlíne, na ktorých sa o tejto otázke diskutovalo. Francúzsko sa na konferenciách nezúčastnilo. Skôr ako sa mohli prijať akékoľvek opatrenia, vypukla prusko-francúzska vojna. Prusko porazilo Francúzsko a vzniklo Nemecké cisárstvo.

V roku 1875 pozvalo Francúzsko svojich zástupcov do Paríža, aby o tejto záležitosti rokovali. To pomohlo Francúzsku dosiahnuť diplomatické víťazstvo nad Pruskom a Nemeckou ríšou.

Zmluvu podpísalo sedemnásť krajín na konferencii v Paríži 20. mája 1875. Spojené kráľovstvo a Holandsko sa zúčastnili na konferencii, ale zmluvu vtedy nepodpísali. Po ďalšom zvažovaní Spojené kráľovstvo zmluvu podpísalo v roku 1884.

Na zasadnutí sa dohodli:

• Na správu zmluvy by boli zriadené tri organizácie.
• Vyrábali by sa identické kópie metra a kilogramu. Jedna kópia každej z nich by sa vybrala ako medzinárodná hlavná kópia. Ostatné kópie by sa rozdelili členským štátom.
• Hlavná kópia metra a kilogramu sa uchováva v laboratóriu.
• Laboratórium by sa nachádzalo na neutrálnom území.
• Členovia by v pravidelných intervaloch porovnávali svoje kópie s hlavnými kópiami.
• Organizácie by podporovali používanie metrického systému.

Organizáciou zriadenou na základe zmluvy bol Medzinárodný úrad pre váhy a miery. Jeho francúzsky názov je Bureau international des poids et mesures. Jeho skratka je BIPM. Sídlo BIPM sa nachádza v Pavillon de Breteuil, Sèvres, Francúzsko (neďaleko Paríža). V BIPM pracuje približne 70 ľudí. Rozpočet na rok 2013 bol viac ako 10 miliónov eur (12 miliónov USD).

Tieto tri organizácie boli zriadené na základe zmluvy. Sú to:

• Medzinárodný úrad pre váhy a miery (BIPM).
• Generálna konferencia pre váhy a miery (CGPM).
• Medzinárodný výbor pre váhy a miery (CIPM).

Úrad je zodpovedný za ochranu medzinárodného prototypu kilogramu.

Úradným jazykom organizácií je francúzština. Do roku 1988 sa všetky správy zo zasadnutí uverejňovali len vo francúzštine. Odvtedy sa používa angličtina aj francúzština. Skratky sú založené na francúzskych slovách, nie na anglických slovách. Oficiálna komunikácia medzi BIPM a Francúzskom prebieha prostredníctvom francúzskeho ministerstva zahraničných vecí. Oficiálna komunikácia s inými krajinami sa uskutočňuje prostredníctvom veľvyslanectva danej krajiny v Paríži.

Generálna konferencia pre váhy a miery (CGPM)

Generálna konferencia pre miery a váhy bola zriadená na základe Dohovoru o metroch ako orgán BIPM. V mene členských štátov udeľuje BIPM mandát a rozpočet. Jej francúzsky názov je Conférence générale des poids et mesures. Jej skratka je "CGPM".

CGPM sa schádza každé štyri až šesť rokov. Prvé zasadnutie sa konalo v roku 1889 a 24. zasadnutie v roku 2011. Každý členský štát má jeden hlas. Francúzsko zastupuje jeho minister zahraničných vecí a prezident Francúzskej akadémie. Francúzsky minister zahraničných vecí je predsedom otváracieho a záverečného zasadnutia každého zasadnutia CGPM. Prezident Francúzskej akadémie je predsedom ostatných zasadnutí CGPM.

CGPM:

• schvaľuje rozpočet BIPM.
• odsúhlasuje platby členských štátov.
• vymenúva členov CIPM.
• prijíma návrhy od CIPM.

Medzinárodný výbor pre váhy a miery (CIPM)

Medzinárodný výbor pre miery a váhy bol zriadený na základe Dohovoru o metroch ako orgán BIPM. Radí CGPM a dohliada na BIPM. Jeho francúzsky názov je Comité international des poids et mesures. Jeho skratka je CIPM.

CGPM má 18 členov. Títo členovia sú známi odborníci na meranie, ktorých volí CGPM. Všetci musia pochádzať z rôznych krajín. Jeden z členov CIPM musí byť Francúz. Stretávajú sa raz alebo dvakrát ročne v Paríži. CIPM pomáha niekoľko poradných výborov. Vo februári 2014 ich bolo desať. Deväť z nich sa venuje špeciálnym typom merania, ako sú elektrina a magnetizmus, dĺžka, fotometria a rádiometria, termometria a čas a frekvencia. CIPM vymenúva ľudí do týchto výborov.

Desiaty výbor sa nazýva Konzultačný výbor pre jednotky (CCU). Jeho predsedu vymenúva CIPM. Ostatní členovia výboru sú menovaní inými organizáciami. Medzi tieto organizácie patrí Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) a Národný inštitút pre normalizáciu a technológiu (NIST). Úlohou CCU je zabezpečiť, aby všetky definície SI boli konzistentné. Taktiež vypracúva návrh normy SI, ktorá sa nazýva brožúra SI.

Pavillon de Breteuil

Kancelárie a laboratóriá BIPM sa nachádzajú v Pavillon de Breteuil, Sèvres, Francúzsko (neďaleko Paríža).

BIPM sa stará o medzinárodný prototyp kilogramu (IPK) pre CGPM. Poskytuje laboratórne služby pre CGPM a CIPM. Členské štáty využívajú laboratóriá BIPM pri kontrole svojich vlastných kópií kilogramov v porovnaní s IPK. Kancelárie BIPM sú zároveň sídlom CGPM a CIPM.

V roku 1875 sa dohovor zaoberal len štandardizáciou kilogramu a metra. V roku 1921 bol dohovor revidovaný tak, aby zahŕňal všetky fyzikálne miery. V roku 1933 CGPM schválila snahy, ktoré sa vyvíjali na zlúčenie elektrických a fotometrických jednotiek do metrického systému.

Vývoj SI

Koncom devätnásteho a začiatkom dvadsiateho storočia bolo definovaných mnoho nových merných jednotiek s použitím metrickej sústavy. Merné jednotky používané v elektrostatických aplikáciách, elektromagnetických aplikáciách a elektrických rozvodoch boli navzájom nekompatibilné. Používanie štandardnej tiaže v definíciách sily a tlaku viedlo k tomu, že bolo definovaných viac merných jednotiek, ako bolo potrebné.

Po druhej svetovej vojne Medzinárodná únia čistej a aplikovanej fyziky (IUPAP) a francúzska vláda požiadali BIPM, aby sa touto otázkou zaoberala. V roku 1948 9. zasadnutie CGPM požiadalo CIPM o vypracovanie štúdie o meracích jednotkách používaných členskými štátmi. CIPM vypracovala správu a v roku 1954 sa 10. CGPM rozhodla vytvoriť nový systém jednotiek. Existovalo šesť základných jednotiek. Boli to meter, kilogram, sekunda, ampér, stupeň Kelvina (neskôr premenovaný na kelvin) a kandela. Nový systém bol uverejnený v roku 1960. 11. CGPM ho nazvala Medzinárodná sústava jednotiek. Skrátený názov bol "SI". Pochádzal z francúzskeho názvu [Le Système international d'unités] chyba: (pomoc): text je označený kurzívou. BIPM označovala SI ako "modernú metrickú sústavu".

Od roku 1960 BIPM vykonala niekoľko vylepšení SI. Niektoré z týchto vylepšení zahŕňajú vývoj nových spôsobov vysoko presného merania. Ďalšie vylepšenia zahŕňajú malé zmeny v detailoch definícií.

Koordinácia času

Atómové hodiny umožnili veľmi presné meranie času. Zem sa spomaľuje. V "dobe dinosaurov" sa Zem otočila raz za 23 hodín. V súčasnosti je možné merať odchýlky v rotácii Zeme spôsobené sopkami a cunami. Robí to Medzinárodná služba pre rotáciu Zeme (IERS). IERS navrhuje priestupné sekundy podľa potreby. Podľa Dohovoru o metre má BIPM za úlohu koordinovať viac ako 200 atómových hodín na celom svete. Tieto hodiny sa nachádzajú v 50 rôznych národných laboratóriách.

Dohoda o vzájomnom uznávaní (MRA)

Mnohé meracie zariadenia je potrebné pravidelne kalibrovať. Takýmito zariadeniami môžu byť benzínové čerpadlá. Môžu to byť váhy. Môžu to byť zložité lekárske zariadenia, ako napríklad skenery magnetickej rezonancie. Pri rekalibrácii zariadenia sa vydáva certifikát. Zariadenie, ktoré sa používa na kalibráciu, musí byť samo kalibrované. Tieto zariadenia sa často rekalibrujú v národnom metrologickom laboratóriu. Právne problémy môžu vzniknúť, ak kalibrácia vykonaná v jednej krajine nie je uznaná v inej krajine.