測量儀的基礎知識

長度單位的歷史

(1) 人體基準

決定長度基本單位的方法,隨著時代而有很大的改變。很久以前,以人體做為基準,例如古代美索不達米亞、埃及、羅馬等地區,以1庫比特(cubit)為單位來表示手肘到指尖的距離。但是,此長度依據地區而有不同,範圍在450至500 mm之間。現在我們已經知道,以施工精密度聞名的埃及金字塔,使用了長、短2種的庫比特單位。據說在那個時代,是用國王等擁有權位者的身體來做為長度標準。直到今日,仍有美國等國家使用以人體為起源的長度單位,例如碼(yard)、英尺(feet)及英寸(inch)。

以人體做為長度的單位(1庫比特)
以人體做為長度的單位(1庫比特)

(2) 地球基準

以人體為基準的長度單位已持續使用數千年,大約200年前產生了大幅變化。當時經過大航海時代,工業以西歐為中心開始盛行,因此需要統一全世界的長度基準。17世紀歐洲開始出現統一單位的討論,經過一世紀以上的討論之後,1791年法國提出公尺(Meter,希臘語意思為「量測」)這個單位。當時做為基準的是,從地球北極到赤道的子午線距離,並取其一千萬分之一為1公尺。後來到了19世紀末期,由於必須整合全世界的尺寸基準,法國於是以較不易氧化及磨損的白金銥合金製作出公尺標準器。

決定以地球北極到赤道的子午線的一千萬分之一為1公尺
A
北極
B
赤道

決定以地球北極到赤道的子午線的一千萬分之一為1公尺

(3) 光速基準

以地球為基準的單位,一開始就遭到難以量測的質疑,公尺標準器也有製作上的誤差及經年劣化的問題,因此開始討論訂定新的基準。在1960年召開的國際度量衡大會(CGPM)中,規定以氪86元素在真空中放射的橙色波長為1公尺。到了1983年,由於雷射技術的進步,便以光速與時間為基礎,決定了1公尺的長度。當時規定的「光在真空中前進299,792,458分之1秒的距離」,就是如今對1公尺的定義。

1/299,792,458秒前進的距離 = 1 m
A

299,792,458分之1秒前進的距離=1 m

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