معرض المتعلقات الشخصية للرسول، ص  *   إثيوپيا توقع اتفاق لبناء سد على نهر بارو بقدرة 381 م.و  *   زعيم المعارضة الألبانية، إدي راما، بمجرد توليه رئاسة وزراء ألبانيا يلغي معاهدة ترسيم حدود المنطقة الاقتصادية الخالصة مع اليونان، لتفريطها في بضعة كيلومترات على مضيق اوترانتو، ويقدم المسئولين عنها بوزارة الخارجية للتحقيق الجنائي بعقوبة من 5-10 سنوات  *   روسيا والصين يشيدان أكبر ميناء في العالم، ميناء زاروبينو على حدودهما على بحر اليابان. سينافس لو هافر وإمنگهام  *   لدعم ادعاءاتها في نزاع حقول الغاز في بحر الصين الجنوبي، الصين تخلق جزيرة اصطناعية ليصبح لها منطقة اقتصادية خالصة 200 ميل بحري  *   نصر دبلوماسي للأرجنتين والدول المتعثرة. الأمم المتحدة تقرر، بدء وضع اطار قانوني دولي لإعادة هيكلة اقتصادات الدول ومن له حق الحكم بالامتناع عن السداد والإفلاس  *   اكتشاف أول ديناصور شوكي Spinosaurus "spine lizard" شبه مائي تمساحي، في المغرب، منذ أن دمر سلاح الطيران الملكي متحف الأكاديمية القديم في برلين في 1944 والذي كان يحوى أحفورات السپينوصور المصري وبحرية صور وكركرودونتوصور التي اكتشفها إرنست شترومر بمصر في 1915. الديناصورات الشوكية بطول 15 متر تشكل لغزاً لأنها كانت بنفس حجم ملكة السحالي الطغاة Tyrannosaurus rex وتعيش في نفس زمنه، إلا أنها كانت تصطاد في الماء  *   وفاة رئيس الوزراء المصري السابق عاطف عبيد عن 82 عام  *  وفاة الكاتب الساخر أحمد رجب عن 86 عام، بعد أسبوعين من وفاة شريكه المهني، رسام الكاريكاتير مصطفى حسين  *   هل انهارت مبادرة حوض النيل؟  *   ثروات مصر الضائعة في البحر المتوسط  *   شاهد أحدث التسجيلات  *  تابع المعرفة على فيسبوك  *  تابع مقال نائل الشافعي على جريدة الحياة: تطورات غاز المتوسط في أربع مشاهد  *      

متر

المتر metre، ورمزه م، هو الوحدة الأساسية لقياس الطول في النظام المتري. ويعادل المتر 39,37 بوصة. ويعرِّف العلماء المتر أنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ، في فترة تعادل 1/299,792,458 من الثانية. ومنذ عام 1960م حتى عام 1983م كان طول المتر يعادل 1650763,73 من الأطوال الموجية للضوء الأحمر البرتقالي من نظير الكريبتون 86، مُقاسًا في فراغ. وقد حل هذا المعيار القياسي مكان القضيب المتري للبلاتين والإيريديوم. [1]

Contents

التاريخ

Belfry, Dunkirk - the northern end of the meridian arc
Fortress of Montjuïc - the southerly end of the meridian arc
Historical International Prototype Metre bar, made of an alloy of platinum and iridium, that was the standard from 1889 to 1960.

درس العلماء الأوربيون إمكان وضع منظومة موحدة للأوزان والمقاييس تحل محل المنظومات المحلية المختلفة التي تعيق الاتصال التجاري والعلمي بين الأمم، وكان أول مشروع تقدم به الراهب گابريل موتون Gabriel Mouton سنة 1670م، واقترح فيه مقياس طول على أساس طول قوس مقداره دقيقة واحدة من خط الزوال (خط الطول)، على أن يقسم هذا المقياس عشرياً ويعطى أسماء تدل مقاطعها الأولى على أجزائه، وظل هذا الاقتراح موضع أخذ ورد حتى سنة 1790 إلى أن أصدرت أكاديمية العلوم الفرنسية توصية باعتماد خط الطول المار بباريس بين القطب الشمالي وخط الاستواء أساساً لاشتقاق واحدات الطول، على أن يسمى الجزء الواحد من عشرة ملايين جزء من خط الطول المذكور «متراً» Meter (Mètre)، ويقسم المتر إلى أجزاء عشرية وله مضاعفات عشرية أيضاً. كذلك تضمنت التوصية واحدة وزن تشتق من المتر، أساسها وزن متر مكعب من الماء النقي، فيكون الغرام وزن سنتمتر مكعب واحد من الماء بدرجة الحرارة التي يبلغ فيها الماء أقصى كثافته. وقد صدقت الجمعية الوطنية هذا المخطط العام للمسألة سنة 1791، وأتم العالمان جان دولامبر Jean Delamber وبيير ميشان Pierre Mechain القياسات الضرورية سنة 1798 بعد أن قاسا مسافة خط الطول بين برشلونة ودنكرك، وقدم المتر النموذجي إلى الجمعية الوطنية في حزيران عام 1799 وغدت المنظومة المترية حقيقة شعارها «لكل الناس وجميع الأزمنة»، وصنع على هذا الأساس متر معياري على شكل قضيب من البلاتين، وكيلو گرام معياري على شكل أسطوانة من البلاتين. وحفظ المعياران في مبنى محفوظات الجمهورية الفرنسية (الأرشيف) فعرفا باسم متر الأرشيف وكيلو گرام الأرشيف، وأبقي على التعريف القديم للثانية المحدد على أساس الرصد الفلكي، وكانت تساوي 86400/1 من اليوم الشمسي المعتدل الطول.[2]

بيد أنه سرعان ما تبينت ضرورة إدخال تعديلات مهمة على هذه المنظومات توخياً للدقة والتخلص من أخطاء القياس، كما تبين احتمال تبدل مواصفات المعايير المحفوظة في «الأرشيف» بمرور الزمن، وتبنت الحكومة الفرنسية عقد عدة مؤتمرات دولية نجم عنها توقيع اتفاقية في العشرين من شهر أيار سنة 1875 عرفت باسم اتفاقية المتر Treaty of the meter أوجدت بموجبها منظمة دائمة للأوزان والمقاييس تعنى بتحسين منظومة المتر وتطويرها، وصنع معايير جديدة للمتر والغرام حصرت مسؤولية تطويرها وحفظها والتوسع بها بالمكتب الدولي للأوزان والمقاييس، ومقره بلدة سيفر Sevres قرب باريس. وصُنع المتر المعياري على أنه المسافة بين خطين ميكروسكوبيين متوازيين محفورين على قضيب من أشابة البلاتين (90%) والإيريديوم (10%) في شروط طبيعية من الضغط الجوي وبدرجة حرارة «0ْ» وصُنع كذلك كيلو غرام معياري على شكل أسطوانة من الأشابة نفسها ارتفاعها 3.9 سم وقطرها 3.9 سم، وقد حفظ المعياران لدى المكتب الدولي، ووزعت نسخ عنهما على الدول المشاركة في المؤتمر.

المنظومة العالمية

ظلت منظومة المتر المنظومة الأساسية للأوزان والمقاييس ولاسيما في البحوث العلمية، وقد اتسع مجالها وتشعبت استعمالاتها بعد أن جمعت مع واحدة الزمن، أي الثانية. وسمح هذا الجمع باشتقاق واحدات أخرى كثيرة لتمييز الظواهر الفيزيائية، وإدخال تعديلات وإضافات كثيرة عليها. وأطلق على عملية توسع المنظومة المترية السابقة الحروف الأولى لواحدات القياس الأساسية الثلاث السنتمتر والغرام والثانية «س غ ث» CGS، ثم درجت العادة بعد ذلك على أن يستعمل في مجالات الهندسة الرمز «م ك ث» MKS ويقصد به المتر والكيلو غرام والثانية، واتفق في خاتمة المطاف على تبني المنظومة العالمية لواحدات القياس «م ع» SI كي تشمل أكمل مجالات القياس العلمية والتقنية.

انبثقت فكرة المنظومة العالمية الجديدة من المشكلات التي اعترضت النشاط العلمي المتزايد، وأوجبت ضرورة إحداث منظومات قياس فرعية تخدم ميادين علمية خاصة. كما تبين قصور معايير القرن التاسع عشر عن تحقيق متطلبات العلم والتقنية في القرن العشرين من حيث الدقة والشمول، فازدادت الحاجة إلى وضع تعريفات جديدة واستعمال تقنيات حديثة في القياس. و توصل المؤتمر الدولي الحادي عشر للأوزان والمقاييس الذي عقد في باريس في شهر تشرين الأول سنة 1960 إلى وضع منظومة شملت ستة تعريفات جديدة للطول والكتلة والزمن والتيار الكهربائي والحرارة وشدة الضوء. وصار معيار واحدة الطول طول موجة الإشعاع البرتقالي الأحمر المنبعث من تحريض ذرة غاز نظير الكريبتون النقي ذي العدد الكتلي 86 في تفريغ كهربائي، وحدد المتر المعياري على أنه يساوي 1650.763.73 مرة طول موجة من الإشعاع البرتقالي الأحمر المنبعث من غاز الكريبتون 86. ولا يبدل هذا التحديد الجديد عملياً من طول المتر أو العلاقة بين المتر وأجزائه ومضاعفاته وبينه وبين الواحدات الإنكليزية، ولكنه مثال على المنحى الجديد في القياس بالاستناد إلى ثوابت فيزيائية طبيعية يمكن مراقبتها دولياً، وفي مختبرات لا تتطلب الكثير من التجهيزات المعقدة، ولمثل هذه الثوابت ميزات كثيرة تتفوق بها على المعايير الصنعية.

أما الكتلة وواحدتها الكيلو گرام فهي وزن أسطوانة معيارية من البلاتين (90%) والإيريديون (10%) قطرها 3.9سم (1.5 إنش) وارتفاعها مماثل لقطرها ومحفوظة لدى المكتب الدولي للأوزان والمقاييس في «سيفر». وأما الزمن فواحدته «الثانية» وكانت تقاس تقليدياً على أساس معدل دوران الأرض حول محورها، ثم على أساس معدل دوران الأرض حول الشمس، ومنذ عام 1967 أعيد تحديد الثانية على أساس الاهتزاز الذري، وغدا تعريفها المتفق عليه عالمياً على النحو التالي: «الثانية هي الوحدة الأساسية للزمن وتساوي 9192631770 دورة من الإشعاع المناظر للانتقال بين سويتين مفرطتين في الدقة في الحالة الحضيضية لذرة السيزيوم 133». وأما التيار فواحدته الأمبير، وقد حُددت سنة 1948 بالاعتماد على قوة التجاذب مقيسة بالنيوتن بين موصلين متوازيين حاملين للتيار يبعد أحدهما عن الآخر متراً واحداً وتعريفها كما يلي: «الأمبير هو شدة التيار الذي إذا سرى في سلكين متوازيين يبعد أحدهما عن الآخر متراً واحداً في الفراغ ينتج قوة تجاذب تعادل 2× (10-7) نيوتن لكل متر طول، وأما الحرارة فواحدتها كلفن Kelvin وقد وُصِّفت سنة 1954 على أساس درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء (أي درجة الحرارة التي يكون فيها الجليد والماء الذائب وبخار الماء في حالة توازن) وهي تساوي 273.16 كلفن، وقريبة جداً من درجة حرارة ذوبان الجليد. أما درجة سلسيوس Celsius (التي كانت ومازالت تسمى سنتيغراد) فهي درجة كلفن نفسها في قياس درجات الحرارة المختلفة. وأما شدة الضوء فواحدتها الكانديلا Candela (الشمعة) وقد تم تحديدها عام 1967 على أساس شدة الضوء المنبعث من جزء واحد من ستمئة ألف جزء 1/600000 من متر مربع لتجويف مشع من البلاتين في درجة التجمد (2042 كلفن). وأضيفت في عام 1971 واحدة قياس كمية المادة وهي المول Mol وهي مقدار مادة نظام ما تحتوي على عدد من الواحدات الأولية مساوياً عدد ذرات الكربون في 0.12 كغ من نوية الكربون 12 النقية. ويتوجب هنا تحديد الوحدة الأولية التي قد تكون ذرة أو جزيئاً أو شاردة أو إلكتروناً أو فوتوناً، أو حتى مجموعة محددة من مثل هذه الواحدات. إن من أهم الميزات الرئيسة الأخرى التي تتمتع بها منظومة المتر والمنظومة العالمية وجود مضاعفات وأجزاء عشرية تبنتها اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس تبين الأبعاد الكبرى والصغرى لكل واحدات القياس أو الوزن الأساسية السابقة الذكر، وتدل عليها سوابق تضاف إلى الاسم الأصلي للواحدة كالميلمتر وهو جزء من ألف من المتر، والكيلو متر وهو ألف متر. وهذه السوابق مبينة في الجدول (1).

استطاع هذا النموذج أن يفي بأغراض علم القياس بخطأ يقدر ببضعة أعشار الميكرون، حتى عام 1960. حيث إنه مع التقدم العلمي المطرد والحاجة إلى دقة تفوق الحدود التي يقدمها النموذج الميكانيكي للمتر، ومن أجل تعريف كوني له، قرر المؤتمر الحادى عشر للأوزان والقياسات إعطاء المتر تعريفا يعتمد على الخصائص الذرية للعناصر فجاء التعريف على النحو التالي: طول المتر يساوي 73.1650763 مرة طول موجة الإشعاع المنطلقة من نواة ذرة نظير الكريبتون 86 للانتقال بين المستويين . 2p10 & 5d5

إن هذا التقدم الذي طرأ على تعريف المتر ضروري، ولم يكن هناك بد منه إذ لولاه لما رأينا الكثير من الاختراعات والاكتشافات التي قام بها العلماء في الفيزياء، أو الفلك أو حتى في علم الأحياء.

عملية القياس

تعرف الكمية بأنها كل ما هو قابل للزيادة أو للنقصان مثل: الطول، الوزن، القوة.. أما الكميات من نفس النوع، (أو من نفس الطبيعة) فهي ما يمكن مقارنته ببعض ومثل ذلك: طولان، حجمان، قوتان.

وهكذا فإننا نقيس كمية ما، بمقارنتها بكمية أخرى من نفس النوع، تؤخذ كمرجع وتسمى وحدة قياس، أما عملية القياس: فهي عملية أساسية لتقدم المعارف العلمية، التي تجعل وضع القوانين ممكنا، وهي أيضا عملية مهمة لحياة الإنسان اليومية. فمنذ قديم الزمان احتاج الإنسان إلى أن يقيس فحدد أطوال أرضه، ليعرف مساحتها، أو قاس وزنا أو حجما.

وحدات القياس المترية

"وحدات القياس المضافة للمتر"
السابقة رمزها الأجنبي قيمتها
تيرا T 1210
گيگا G 910
ميگا M 610
كيلو K 310
هكتو H 210
ديكا Da 10
دسي D 10
سنتي C 2-10
ميلي M 10 -3
ميكرو C 10 -6
نانو N 10 -9
پيكو P 10 -12
فمتو F 10 -15
أتو A 10 -18

القياسات المكافئة في أنظمة أخرى

وحدة مترية
المكافئ في أنظمة القياس الأخرى  
وحدة قياس غير دولية
وحدة مترية
1 متر 1.09361 ياردة 1 ياردة 0.9144 متر
1 متر 39.370 بوصة                1 بوصة 0.0254 متر           
1 سنتيمتر 0.39370 بوصة   1 بوصة 2.54 سنتيمتر  
1 ميليمتر 0.039370 بوصة   1 بوصة 25.4 ميليمتر  
1 متر 1×1010 أنگستروم   1 أنگستروم 1×10−10 متر  
1 نانومتر 10 أنگستروم   1 أنگستروم 100 پيكومتر  

انظر أيضا

هوامش

المصادر

قراءات إضافية