Physikalische Einheit
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Einheitenname
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Meter
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Einheitenzeichen
|
|
Physikalische Große
|
Lange
|
Formelzeichen
|
etc.
|
Dimension
|
|
System
|
Internationales Einheitensystem
,
Technisches Maßsystem
|
In
SI-Einheiten
|
Basiseinheit
|
In
CGS-Einheiten
|
(Zentimeter ist Basiseinheit)
|
Benannt nach
|
altgriechisch
μ?τρον
metron
, deutsch
‚Maß, Lange‘
|
Der
Meter
ist die
Basiseinheit
der
Lange
im
Internationalen Einheitensystem (SI)
und in anderen
metrischen Einheitensystemen
. Ein Meter ist seit 1983 definiert als die Lange der Strecke, die das
Licht
im
Vakuum
wahrend der Dauer von 1/299 792 458 Sekunde zurucklegt. Das
Einheitenzeichen
des Meters ist der Kleinbuchstabe ?m“. Fur dezimale Vielfache und Teile des Meters werden die internationalen
Vorsatze fur Maßeinheiten
verwendet.
Der Meter wurde ursprunglich 1799 als die Lange des
Urmeters
definiert, eines
Prototyps
aus
Platin
. Dessen Lange entsprach nach den damals durchgefuhrten Messungen dem zehnmillionsten Teil der Entfernung vom
Nordpol
zum
Aquator
.
Der Meter ist dadurch definiert, dass der
Lichtgeschwindigkeit
im Vakuum
c
ein fester Wert zugewiesen wurde und die Sekunde (s) ebenfalls uber eine Naturkonstante, die Schwingungsfrequenz Δ
ν
Cs
definiert ist
.
[1]
[2]
Diese Festlegung gilt seit 1983; der heute gultige Wortlaut der Definition gilt seit 2019.
Die Langeneinheit Meter ist seit Ende des 18. Jahrhunderts in Gebrauch. Der Ursprung dieser Langeneinheit geht auf einen Beschluss der franzosischen Nationalversammlung zuruck, ein einheitliches Langenmaß zu definieren. Dem gingen einige Vorschlage fur die Definition einer Langeneinheit voraus, die anders als die traditionellen Langenmaße nicht von der Lange menschlicher Gliedmaßen (der
Fingerbreite
, dem
Zoll
, der
Handbreite
, der
Handspanne
, der
Elle
, dem
Fuß
, dem
Schritt
und dem
Klafter
) abgeleitet war. So schlug der Abbe
Jean Picard
1668 als Langeneinheit das
Sekundenpendel
vor ? also die Lange eines
Pendels
, das eine halbe
Periodendauer
von einer Sekunde hat. Im
Schwerefeld
von Europa hatte ein solches Pendel die Lange von etwa 0,994 m und kame der heutigen Definition des Meters ziemlich nahe.
Maßgebend fur die neue Langeneinheit wurde jedoch nicht das Sekundenpendel, sondern die
Erdfigur
. 1735 hatte die
Pariser Akademie der Wissenschaften
zwei Expeditionen zur
Gradmessung
in das heutige
Ecuador
(geleitet von
La Condamine
) und nach
Lappland
(geleitet von
Maupertuis
) entsandt, um die genauen Abmessungen der Erde festzustellen. Im Jahr 1793 setzte der franzosische Nationalkonvent ? neben einem
neuen Kalender
? auch ein neues Langenmaß fest: Der Meter sollte den 10-millionsten Teil des
Erdquadranten
auf dem
Meridian von Paris
betragen ? also den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom
Nordpol
uber Paris zum
Aquator
. Ein Prototyp dieses Meters, das
metre provisoire
, basierend auf den Messungen von La Condamine und Maupertuis, wurde 1795 in Messing gegossen.
[3]
Zwischen 1792 und 1799 bestimmten
Delambre
und
Mechain
die Lange des
Meridianbogens
zwischen
Dunkirchen
und
Barcelona
erneut. Aus einer Kombination mit den Ecuador-Lappland-Resultaten ergab sich ein neuer Wert zu 443,296 Pariser Linien, der 1799 fur verbindlich erklart und verkorpert als ein Platinstab
(metre vrai et definitif)
realisiert wurde. Dieser Prototyp wurde auch
metre des archives
oder
Urmeter
genannt.
Im 19. Jahrhundert kamen 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 Lange gilt fur den Meridian von Paris, andere Meridiane konnen andere Langen haben. Ein Nebeneffekt war, dass man erkannte, dass die Erde kein exaktes Rotationsellipsoid ist, sondern eine unregelmaßige Form hat. Die Erde hatte sich damit als ungeeignet zur Definition des Meters erwiesen. Deshalb wurde der Meter als die Lange eines konkreten Gegenstands festgesetzt ? des Urmeters. Alle spateren Definitionen hatten das Ziel, dieser Lange moglichst genau zu entsprechen.
Im Jahr 1889 fuhrte das
Internationale Buro fur Maß und Gewicht
(BIPM) den Internationalen
Meterprototyp
als
Prototyp
fur die Einheit Meter ein.
[4]
Dabei handelte es sich um einen Stab mit kreuzformigem Querschnitt. Als Material wurde eine Platin-
Iridium
-
Legierung
im Verhaltnis 90:10 gewahlt. Die Lange 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 ubergeben.
Obgleich bei der Herstellung der Meterprototypen großter Wert auf Haltbarkeit und Unveranderbarkeit gelegt worden war, war doch klar, dass diese grundsatzlich verganglich sind. Die Anfertigung von Kopien fuhrte zwangslaufig zu Abweichungen und ? ebenso wie regelmaßige Vergleiche der Kopien untereinander und mit dem Original ? zum Risiko von Beschadigungen.
Als Abhilfe schlug
Albert A. Michelson
zu Beginn des 20. Jahrhunderts vor, den Meter anhand der
Wellenlange
von
Spektrallinien
zu definieren.
[5]
1951 entwickelten
Ernst Engelhard
und
Wilhelm Kosters
an der
Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
in
Braunschweig
die Krypton-86-Spektrallampe, die orangerotes Licht mit der damals stabilsten und am verlasslichsten reproduzierbaren Wellenlange erzeugte und die
Prazision
des Urmeters ubertraf. 1960 wurde der Meter dann offiziell neu definiert: Ein Meter war nun das 1 650 763,73fache der Wellenlange der von Atomen des
Nuklids
86
Kr
beim Ubergang vom Zustand 5d
5
zum Zustand 2p
10
ausgesandten, sich im
Vakuum
ausbreitenden Strahlung.
[6]
Der Zahlenwert wurde dabei so gewahlt, dass das Ergebnis dem bis 1960 gultigen Meter mit der bestmoglichen
Genauigkeit
entsprach. Das Verstandnis dieser Definition setzte lediglich Kenntnisse in
Atomphysik
voraus. Waren diese und die notige Ausrustung vorhanden, so konnte die Lange eines Meters an jedem beliebigen Ort reproduziert werden. Der Meter war die erste Basiseinheit, die auf einer
Naturkonstanten
beruhte und unabhangig von Maßverkorperungen und Messvorschriften realisiert werden konnte.
Mit der
Kryptonlampe
ließ sich der Meter mit einer
Prazision
von 10
?8
realisieren. Mit der Entdeckung des
Lasers
aber wurden in den folgenden Jahren immer stabilere Lichtquellen und Messmethoden entwickelt. Insbesondere ließ sich die
Lichtgeschwindigkeit
auf 1 m/s genau bestimmen, und die Prazision der Maßeinheit Meter wurde der limitierende Faktor.
[7]
[8]
Daher wurde 1975 auf der 15.
Generalkonferenz fur Maß und Gewicht
(CGPM) eine Neudefinition des Meters empfohlen.
[8]
Fur den Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit wurde ein empfohlener Standardwert festgelegt.
[9]
Die 17. CGPM beschloss am 20. Oktober 1983, die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr zu messen, sondern die Langeneinheit uber den 1975 festgelegten Standardwert zu definieren.
[10]
Der Meter wurde dadurch definiert als diejenige Strecke, die das Licht im Vakuum innerhalb des Zeitintervalls von 1/299 792 458
Sekunden
durchlauft. Mit der
Revision des SI im Jahr 2019
durch die 26. CGPM wurde lediglich der Wortlaut der Definition an den der anderen SI-Basiseinheiten angepasst.
[11]
Die Einheit Meter ist mit verschiedenen dezimalen Vielfachen in Verwendung, die mit den jeweiligen
SI-Prafixen
bezeichnet werden, beispielsweise:
Bezeichnung
|
Symbol
|
Faktor
|
Als Vielfaches
|
Anmerkungen
, fur Beispiele solcher Langen siehe
Großenordnung (Lange)
|
Kilometer
|
km
|
10
3
-0
|
1000 m
|
|
Hektometer
|
hm
|
10
2
-0
|
0
100 m
|
|
Dekameter
|
dam
|
10
1
-0
|
00
10 m
|
bis 1884 auch
Kette
[12]
|
Meter
|
m
|
10
0
|
00
10 dm
|
bis 1884 auch
Stab
[12]
|
Dezimeter
|
dm
|
10
?1
|
00
10 cm
|
veraltet
Decimeter
(um 1900)
|
Zentimeter
|
cm
|
10
?2
|
00
10 mm
|
bis 1884 auch
Neuzoll
[12]
|
Millimeter
|
mm
|
10
?3
|
1000 μm
|
bis 1884 auch
Strich
[12]
|
Mikrometer
|
μm
|
10
?6
0
|
1000 nm
|
veraltet:
Mikron
(
μ
, vereinfachte Bezeichnung [
my:
]); von 1948
[13]
bis 1967
[14]
|
Nanometer
|
nm
|
10
?9
0
|
1000 pm
|
veraltet:
Millimikron
(mμ)
[15]
|
Angstrom
|
A
|
10
?10
|
0
100 pm
|
nicht SI-konform, noch gebrauchlich in der physikalischen Chemie und der molekularen Thermodynamik
|
Pikometer
|
pm
|
10
?12
|
1000 fm
|
|
Femtometer
|
fm
|
10
?15
|
|
in der
Kern-
und
Teilchenphysik
auch als
Fermi
|
Zusammensetzungen mit weiteren Prafixen wie
Megameter
(1 Mm = 10
6
m = 1000 km) oder
Gigameter
(1 Gm = 10
9
m = 1 Mio. km) sind wenig gebrauchlich. Fruher war der (nicht SI-konforme) Myriameter
(M
yr
)
[16]
in Verwendung, 1 M
yr
= 10 km, siehe
Myriameterstein
.
Meter ausgedruckt in Nicht-SI-Einheiten
|
Nicht-SI-Einheiten ausgedruckt in Meter
|
1 Meter ?
0
0,00054
Seemeilen
|
1 Seemeile = 1852,0
000
Meter
|
1 Meter ?
0
0,00062
Meilen
(International)
|
1 Meile (International) = 1609,344
0
Meter
|
1 Meter ?
0
1,0936
0
Yard
|
1 Yard =
000
0,9144 Meter
|
1 Meter ?
0
3,2808
0
Fuß
|
1 Fuß =
000
0,3048 Meter
|
1 Meter ? 39,370
00
Zoll
|
1 Zoll =
000
0,0254 Meter
|
Hinweis: Das Zeichen ?=“ bedeutet eine per Definition festgelegte, exakte Entsprechung; das Zeichen ??“ weist auf einen gerundeten Wert hin.
Der
Norddeutsche Bund
beschloss am 17. August 1868 durch die
Norddeutsche Maß- und Gewichtsordnung
(im Gesetz: Maaß- und Gewichtsordnung fur den Norddeutschen Bund) die Einfuhrung des franzosischen
Metersystems
. Sie trat im
Deutschen Reich
am 1. Januar 1872 in Kraft. Deutschland gehorte 1875 zu den zwolf Grundungsmitgliedern der
Meterkonvention
.
Der deutsche Einheitenname
Meter
geht auf
frz.
metre
zuruck [aus
lat.
metrum
,
griech.
metron
= (Vers)maß, Silbenmaß].
[17]
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 das Maskulinum
(der Meter)
als Norm festgelegt.
[18]
Damit wurde die Fachsprache dem allgemeinen Sprachgebrauch angepasst, in dem das Maskulinum uberwiegt.
[17]
?Das“ Meter wird hingegen fur 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 Falle unterscheiden:
[19]
- Steht das, dessen Maß angegeben wird, direkt hinter der Maßeinheit, wird ? wie bei allen Maßeinheiten mit maskulinem oder neutralem
Genus
? die endungslose Form verwendet:
in 2 Meter Hohe
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 uberhaupt 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
Vernachlassigung des einen Meters
.
Vom Meter leiten sich die Flacheneinheit
Quadratmeter
und die Volumeneinheit
Kubikmeter
(und damit auch der
Liter
) ab. Ursprunglich definiert durch die Masse eines Liters Wasser, war auch das
Kilogramm
vom Meter abgeleitet.
- Hans-Joachim v. Alberti:
Maß und Gewicht. Geschichtliche und tabellarische Darstellungen von den Anfangen 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 Begrundung des metrischen Systems vor 200 Jahren.
In:
Der Vermessungsingenieur.
3/99, Verlag Chmielorz, 1999, S. 156?158.
- Harald Schnatz:
Lange ? Die SI-Basiseinheit Meter.
In:
PTB-Mitteilungen.
1/2012, S. 7?22.
(online)
- ↑
Neue Definitionen im Internationalen Einheitensystem (SI).
(PDF) In:
ptb.de.
PTB
,
abgerufen am 28. September 2019
.
- ↑
?Der Meter, Einheitenzeichen m, ist die SI-Einheit der Lange. Er ist definiert, indem fur die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum
c
der Zahlenwert 299 792 458 festgelegt wird, ausgedruckt in der Einheit m/s, wobei die Sekunde mittels Δν
Cs
definiert ist.“
Richtlinie (EU) 2019/1258
(PDF) ? offizielle deutsche Ubersetzung aus:
Le Systeme international d’unites
.
9e edition, 2019 (die sogenannte ?SI-Broschure“).
- ↑
Andree Boger, Knut Seibt:
?200 Jahre franzosisches Urmaß, 130 Jahre metrisches Maßsystem in Deutschland“
- ↑
Resolution 1 of the 1st CGPM. Sanction of the international prototypes of the metre and the kilogram.
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. 14. Auflage.
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(
retrobibliothek.de
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Leitfaden der Planimetrie nebst einer Sammlung von Lehrsatzen und Aufgaben.
Nachdruck der 1. Auflage von 1872, Salzwasser Verlag, Paderborn,
ISBN 978-3-8460-4629-6
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eingeschrankte Vorschau
in der Google-Buchsuche.
- Adam Freiherr v. Burg:
Das Pendel als Zeit- und Langenmass mit dem Uebergange auf das metrische Mass und Gewicht.
In: Verein zur Verbreitung naturwissenschaftlicher Kenntnisse in Wien (Hrsg.):
Populare Vortrage aus allen Fachern der Naturwissenschaft.
16. Cyclus, Wien 1876, S. 509 (
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[PDF; 1,4 MB; abgerufen am 15. April 2018]).
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Resolution 7 of the 9th CGPM. Writing and printing of unit symbols and of numbers.
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K. Rauschert, J. Voigt, I. Wilke, K-Th. Wilke:
Chemische Tabellen und Rechentafeln fur die analytische Praxis
. 11. Auflage. Europa-Lehrmittel, 2000,
ISBN 978-3-8085-5450-0
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Großh. Badisches Centralbureau fur Meteorologie und Hydrographie:
Der Rheinstrom und seine wichtigsten Nebenflusse
. Ernst & Korn, Berlin 1889.
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DUDEN ? Das große Worterbuch der deutschen Sprache
. Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus, Mannheim 2000,
ISBN 3-411-71001-2
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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?