Metriline süsteem on mõõtmissüsteem, mille pikkus põhineb meetril, mass või kaal grammil ja maht (maht) liitril. Seda süsteemi kasutatakse kogu maailmas. See töötati välja Prantsusmaal ja võeti seal esmakordselt kasutusele 1791. aastal, 2 aastat enne kuningas Louis XVI hukkamist. Meetermõõdustik põhineb kümnendrühmadel (kümnendi kordajad). Alguses põhines meetriline süsteem kahel suurusel: pikkusel ja kaalul. Põhilisi ühikuid nimetati meetriks ja grammiks.

1866. aastal hakkasid Ameerika Ühendriigid kasutama meetermõõdustikku, kuid see ei ole endiselt USA peamine mõõtmissüsteem. Aastaks 1875 olid paljud Euroopa ja Ladina-Ameerika riigid üle läinud meetermõõdustiku kasutamisele. 1875. aastal allkirjastas seitseteist riiki meetrikonventsiooni, milles lepiti kokku, et nad jagavad vastutust meetri- ja kilonormide määratlemise ja haldamise eest. Meetri ja kilogrammi prototüüpe nimetati "rahvusvaheliseks meetri prototüübiks" ja "rahvusvaheliseks kilogrammi prototüübiks". Asutati uus organisatsioon nimega Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Büroo (BIPM). Rahvusvahelist meetri ja kilogrammi prototüüpi hoiti BIPMi peakorteris. 1960. aastal vaadati läbi meetrisüsteemi eeskirjad. Läbivaadatud süsteemi nimetati "rahvusvaheliseks mõõtühikute süsteemiks" (mida sageli kirjutatakse lühendatult "SI"). SI määratlus sisaldas ka SI-koguste kirjutamise reegleid. Need reeglid on kõikides keeltes samad. 1970. aastatel hakkasid paljud inimesed Ühendkuningriigis ja ülejäänud Rahvaste Ühenduses oma töökohtadel kasutama meetermõõdustikku.

Põhitõed ja SI ühikud

SI on kümnendpõhine mõõtühikute süsteem. Selle eeliseks on ühiste kordajate ja jagajate kasutamine (koodid nagu kilo-, milli-, centi- jne), mis teeb ühikute konverteerimise lihtsaks. Tänapäevases SI-s on seitse põhiühikut, millest kõik teised ühikud on tuletatud:

  • meeter (m) — pikkus
  • kilogramm (kg) — mass
  • sekund (s) — aeg
  • ampere (A) — elektrivoolu tugevus
  • kelvin (K) — termodünaamiline temperatuur
  • mool (mol) — aine hulk
  • candela (cd) — näiv valgustugevus

SI sisaldab lisaks peaühikutele suuri hulka tuletatud ühikuid (nt newton, joule, pascal) ning standardset prefiksite süsteemi (näiteks kelt- kilo-, mega-, milli-, mikro-), mis võimaldab hõlpsasti väljendada väga väikeseid või väga suuri suurusi.

Ajalugu ja institutsioonid

Meetermõõdustiku alged on seotud Prantsuse revolutsiooniga: sooviti ühtset, ratsionaalset ja matemaatiliselt põhjendatud mõõtesüsteemi, mis asendaks paljude eri kohalikud ja mittestandardsete mõõtühikute segaduse. 1875. aasta meetrikonventsioon lõi rahvusvahelised institutsioonid (nt BIPM) ja alustas rahvusvahelise koostöö traditsiooni. Konverentsid, eriti General Conference on Weights and Measures (CGPM), teevad otsuseid SI muutmise ja täpsustamise kohta.

Kaasaegne määratlus (2019)

Oluline läbimurre toimus 2019. aastal, kui SI ümber määratleti, et kõik põhiühikud põhineksid fikseeritud fundamentaalsetel füüsikalistel konstantidel. Selle muudatuse eesmärk oli tagada püsivus, täpsus ja universaalsus (et ühikud ei sõltuks füüsilistest prototüüpidest). Põhikonstandid, mille väärtused on nüüd fikseeritud, sisaldavad näiteks:

  • c — valguse kiirus vaakumis: 299 792 458 m/s (fikseeritud)
  • h — Plancki konstant: 6.62607015×10⁻³⁴ J·s (fikseeritud)
  • ΔνCs — tseesiumi-133 aatomis oleva kõnefraktuuri hüperfiiinidisiki: 9 192 631 770 Hz (fikseeritud)
  • e — elementaarlaeng: 1.602176634×10⁻¹⁹ C (fikseeritud)
  • k — Boltzmanni konstant: 1.380649×10⁻²³ J/K (fikseeritud)
  • NA — Avogadro konstant: 6.02214076×10²³ mol⁻¹ (fikseeritud)
  • Kcd — nähtava valguse valgusvihu efektiivne väljalase (luminous efficacy): 683 lm/W (fikseeritud)

Selle muutuse tulemusena on näiteks kilogramm enam mitte seotud metallprototüübiga BIPMi kollektsioonis, vaid määratletud Plancki konstanti kaudu, mille ühendamiseks massi mõõtmistega kasutatakse suure täpsusega instrumente nagu Kibble’i kaal (või watt balance).

Kasutamine maailmas ja erandid

SI on tänapäeval rahvusvaheline standard enamikus valdkondades — teaduses, tööstuses, hariduses ja kaubanduses. Enamik riike on SI ametlikult vastu võtnud. Mõned erandid ja eripraktikad:

  • Ameerika Ühendriigid kasutavad laialdaselt traditsioonilisi USA mõõtühikuid igapäevaelus ja mõnes tööstusharus, kuid enamik teadus- ja insenerivaldkondi Ameerikas töötab SI-s. USA-s on meetersüsteemi kasutamine siiski levinud rahvusvahelise koostöö tõttu.
  • Ühendkuningriik on alates 1970. aastatest astunud sammhaaval SI poole; kuigi seaduslikult SI on laialdaselt rakendatud, püsivad mõnedes igapäevastes olukordades ja kaubanduses traditsioonilised ühikud (nt miilid, tollid) regulatiivsete ja kultuuriliste põhjuste tõttu.
  • Mõned erialad (näiteks lennundus, laevandus) kasutavad teatud traditsioonilisi ühikuid (kõrgus jalades, meremiil meres jne) rahvusvahelise tavapärasuse tõttu.

Miks SI on tähtis

SI annab selge, ühtse aluse mõõtmiste jaoks, mis lihtsustab rahvusvahelist koostööd, teaduslikku vahetust ja kaubandust. Ühtne süsteem vähendab vigu ühikute teisendamisel, parandab mõõtmiste võrdlevust ja võimaldab tehnoloogilist koordineerimist üle piiride. Kaasaegne definitsioon, mis põhineb fundamentaalsetel konstantidel, tagab mõõtmiste pikaajalise stabiilsuse ja võime arendada üha täpsemaid mõõtmismeetodeid.