Seda teadaolevat suurust, millega mõõtmise käigus mõõdetavat suurust võrreldakse, nimetatakse teatavasti mõõtühikuks. Mõõtühik pole looduse poolt ette antud. Mõõtja peab ise otsustama, millega ta mõõdetavat suurust võrdleb. Kui aednik soovib ruudukujulise lillepeenra kontuure maha märkida, võib ta kasutada mistahes pikkusega nöörijuppi. Selle nööri pikkusega võrreldes saab ta oma lillepeenra kõik küljed ühepikkuseks mõõta. Kui naaberaednik leiab, et peenar on sedavõrd kaunis, et tasub oma aias matkimist, ei piisa tal selle väljamõõtmiseks teadmisest, mitu nöörijuppi peenra külg pikk on. Ta peab teadma ka seda, kui pikk oli algsel mõõtmisel kasutatud mõõdunöör. Erinevad mõõtjad peavad üksteisest arusaamiseks kokku leppima ühesugused mõõtühikud.

Mõõtühik pole looduse poolt ette määratud, vaid see lepitakse ühesuguse mõistmise tagamiseks mõõtjate poolt kokku. Mõõtühik on kokkuleppeline suurus. Mõõtühikut on võimalik kokku leppida vaid siis, kui kõik mõõtjad saavad oma mõõtevahendi valmistamisel lähtuda ühest ja samast mõõtühiku näidisest. Mõõtühiku kokkuleppimisel kasutatavat näidist nimetatakse mõõtühiku etaloniks (estalon — vanaprantsuse k ideaalne hobune).

Mõõtmise aluseks olev etalon tuleb kokku leppida nii, et see tugineks mingile looduses väga püsivale suurusele. Omal ajal Inglismaal kehtestatud pikkusühik jalg (foot) olevat kokku lepitud briti keskmise mehe jalalaba pikkusest lähtudes. Samas nõustume täna kõik ju sellega, et jalalaba keskmine pikkus pole suurus, mis erinevatel ajastutel muutumatuna püsiks. Mõõtühiku aluseks olevaks etaloniks tuleks valida selline objekt, mis on looduses võimalikult muutumatu. Mõõtühiku etalon peab olema täpselt taastatav.

Mõõtühikute süsteem

Mõõtühikute kokkuleppimise aluseks on etalonid ehk looduses muutumatuna püsivad suurused. Samas pole võimalik ega ka vajalik kõikide suuruste mõõtühikute kokkuleppimiseks looduslikke näidiseid leida. Tegelikult piisab, kui kokku lepitakse vaid mõned etaloniga ühikud. Kõik ülejäänud saab tuletada nende kaudu. Mõõtühikud liigitatakse põhiühikuteks ja tuletatud ühikuteks.

Põhiühikuteks nimetatakse vähest arvu üksteisest sõltumatuid mõõtühikuid, mida saab etalonide abil võimalikult täpselt määratleda. Ülejäänud suuruste mõõtühikud on tuletatud ühikud, mis defineeritakse põhiühikute kaudu suurustevaheliste seoste abil. Kokkulepitud põhiühikud ning neist tuletatud ülejäänud mõõtühikud moodustavad kogumi, mida nimetatakse mõõtühikute süsteemiks.

Üleriigilised mõõtühikute süsteemid kehtestati 17. - 19. sajandil. Näiteks 1824. aastal kehtestati kogu Briti impeeriumis ametlik Impeeriumi Mõõtude Süsteem (Imperial Units), mille aluseks on pikkusühik Impeeriumi Jard (Imperial yard — 0,9144 m). Kolmandik jardi moodustab jala ja üks toll on 1/12 jalga. Selle süsteemiga puutume kokku, kui vaatame Ameerika filme, kuna seal kehtib impeeriumi mõõtude süsteem väikeste muudatustega ametlikult veel tänapäevalgi. Pikemaid vahemaid mõõdetakse näiteks miilides (1760 jardi), ruumala pintides (0,568 dm³) ja gallonites (8 pinti), massi naelades (0,454 kg) ja untsides (1/16 naela).

Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI)

Mittesüsteemsed mõõtühikud

TÄIENDAVAT LUGEMIST LISAKS KOHUSTUSLIKULE ÕPPEKAVALE

Suhtarv või järjekorranumber

Me teame juba, et mõõtmine seisneb mõõdetava suuruse ehk mõõtsuuruse võrdlemises teadaoleva sama tüüpi suurusega. Mõõtmisel läbiviidava võrdlemise käigus leitakse tavaliselt mõõdetava ja teadaoleva suuruse suhtarv. Näiteks pliiatsi pikkuse mõõtmisel leitakse, mitu korda on pliiats pikem mõõtjoonlauale kantud jaotiste pikkusest.

Suuruste võrdlemisel võib neid aga ka järjestada ja mõõdetava suuruse arvväärtuseks võtta järjenumbri. Nii toimivad näiteks geoloogid, kes välitöödel mineraalide määramiseks nende kõvadust mõõdavad. Neil on kaasas kümnest eri kõvadusega mineraalist koosnev mõõtekomplekt, mida nimetatakse Mohsi skaalaks. Mõõtes tundmatu kivimi kõvadust, kriimustavad nad selle pinda oma näidismineraalidega ning leiavad, mitmenda kõvadus uuritavaga sama suur on. Kõvaduse väärtuseks võetakse näidise järjekorranumber.

Austria mineraloog Friedrich Mohs koostas 1812. aastal mineraalide kõvaduse määramiseks järgmise skaala:

1 Talk 2 Kips 3 Kaltsiit 4 Fluoriit 5 Apatiit 6 Ortoklass 7 Kvarts 8 Topaas 9 Korund 10 Teemant

Kui pikk on meeter ja kui raske on kilogramm?

Mõõtühiku meeter nimetus pärineb kreekakeelsest väljendist μέτρον καθολικόν [metron katholikon], mis tähendab universaalset mõõtu. Aastal 1668 pakuti välja, et universaalse pikkusühiku aluseks võiks võtta matemaatilise pendli, mille võnkumise poolperiood on võrdne ühe sekundiga. Sellise pendli pikkus on Euroopas 0,997 mm. Pendeletalonist siiski loobuti, kuna Maa külgetümbejõud ja selle poolt määratud pendli võnkeperiood on eri piirkondades erinev.

Prantsuse Teaduste Akadeemia otsustas 1791. aastal võtta meetri aluseks mööda maapinda mõõdetud kauguse ekvaatorist põhjapooluseni. Aastatel 1792 - 1799 mõõdetigi triangulatsiooni-meetodil ära Pariisi läbiva meridiaani pikkus Dunkirki kellatornist Põhja-Prantsusmaal Montjuïc'i kindluseni Barcelonas Hispaanias. Saadud meridiaanijupi pikkuse järgi arvutati kaugus poolusest ekvaatorini ning üheks meetriks nimetati sellest üks kümnemiljondik osa. Niiviisi sai meetri etaloniks maakera.

Meetrist tehti erinevatele riikidele jagamiseks mitmel korral metallist prototüübivardad. Viimasteks olid 90% plaatina ja 10% iriidiumi sulamist 1889. aastal valmistatud mitukümmend
-kujulise ristlõikega varrast, mille otste lähedale graveeritud kriipsude vahe on jää sulamistemperatuuril täpselt 1 meeter.

Uurimismeetodite ja tehnika edasiarenemisel jäi metallvardale märgitud meeter liiga ebatäpseks. Valguse lainepikkust osati juba palju täpsemalt mõõta ja 1960. aastal defineeriti meetri etalon ringi. Meeter kehtestati kui krüptoon-86 tasemete 2p¹⁰ ja 5d⁵ vahelisel siirdel vaakumis kiirguva valguse 1650763,73 kordne lainepikkus.

Aja möödudes polnud ka see meetri määratlus füüsikute jaoks enam piisavalt täpne. Praegu kasutusel olev meetri definitsioon kehtestati kaalude ja mõõtude XVII peakonverentsi otsusega 1983. aastal. Meeter on nüüdsest pikkus, mille valgus läbib vaakumis ¹/_299
792
458 sekundiga.

© www.nist.gov, 2010 © Science Photo Library Ltd, 2011 © BIPM, 2010
Meetri metallist prototüüp Meetri mõõtmise krüptoonlamp Kilogrammi prototüüp

Massiühik kilogramm on SI erandlik mõõtühik. Sellel pole looduslikku täpselt taastatavat etaloni. Kilogrammi määramise aluseks võeti omal ajal 1 dm³ vee mass jää sulamistemperatuuril. Kilogrammi rahvusvaheline prototüüp valmistati 1879. aastal ja tegemist on 90% plaatina ja 10% iriidiumi sulamist silindriga, mille kõrgus ja läbimõõt on pinnna minimeerimise eesmärgil võetud võrdseks (39,17 mm).

Kilogrammi prototüüpi hoitakse Kaalude ja Mõõtude Büroo (BIMP) maa-aluses kambris. Lisanditega saastumise vältimiseks asub see kolmekordse klaaskupli all puhtas ühus. Viht võetakse kambrist välja vaid kord 40 aasta tagant, et kontrollida selle abil üle maailma asuvate koopiate täpsust. Prototüübi originaali juurde pääsemiseks läheb vaja kolme võtit, mida hoitakse kolmes eri kohas.

Viimasel koopiatega võrdlemisel selgus, et kilogramm on esialgsega võrreldes 0,00005 grammi kergemaks läinud või koopiad raskemaks muutunud. Oktoobris 2011 tuleb kokku kaalude ja mõõtude XXIV peakonverents, kus otsustatakse kilogrammi ja veel kolme põhiühiku definitsiooni muutmine. Üheks võimaluseks on kilogramm siduda kindla arvu puhta räni aatomite massiga. Teiseks võimaluseks on kilogramm siduda füüsika universaalse plancki konstandiga.

SI põhiühikute kohta saab eesti keeles lähemalt lugeda ajakirja Tarkade Klubi 2011. aasta septembrinumbris ilmunud Arko Oleski artiklist "Kui raske on kilogramm?".

^{^{< Tagasi
Sisukord
Edasi >}}

Suurus	Mõõtühik	Tähis	Hetkel kehtiv etalon
Pikkus	meeter	1 m	Valguse poolt ¹/_{299 792 458} sekundiga vaakumis läbitav vahemaa
Aeg	sekund	1 s	Tseesiumi ¹³³Cs aatomi teatud kiirguse 9 192 631 770 võnkeperioodi
Mass	kilogramm	1 kg	Plaatina-iriidiumi sulamist silindrikujuline prototüüp
Temperatuur	kelvin	1 K	¹⁄_273,16 vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist
Voolutugevus	amper	1 A	Voolutugevus, mille korral 1m pikkused juhtmed mõjutavad teineteist 1 m kauguselt jõuga 2 × 10^–7 N.
Valgustugevus	kandela	1 cd	Valguslaine sagedusega 540×10¹² Hz, mis kiiratakse võimsusega ¹⁄₆₈₃ W ruuminurka 1 sr
Ainehulk	mool	1 mol	Aatomite arv 12 grammis süsinikus ¹²C

Suurus	Mõõtühik	Tähis
Tasanurk	radiaan	1 rad
Ruuminurk	steradiaan	1 sr