Mét được định nghĩa là chiều dài của con đường đi du lịch bằngánh sáng trong chân không trong1/299 792 458 của mộtgiây. Đồng hồ ban đầu được xác định vào năm1793 là một phần mười triệu khoảng cách từxích đạo đếnBắc Cực dọc theo mộtvòng tròn lớn, do đóchu vi củaTrái Đất là khoảng40000km. Năm1799, mét được xác định lại theo nghĩa của thanh đo nguyên mẫu (thanh thực tế được sử dụng đã được thay đổi vào năm1889). Năm1960, mét được xác định lại theo một số bước sóng nhất định của một đường phát xạ nhất định củakrypton-86. Định nghĩa hiện tại đã được thông qua vào năm1983 và được cập nhật một chút vào năm2019.
Trong cách hành văn hàngngày, nhiều khi một mét còn được gọi là mộtthước haythước tây.
Nguồn gốc của đơn vị đo này có thể được bắt nguồn từ động từ Hy Lạp μετρέω (metreo) (để đo, đếm hoặc so sánh) và danh từ μέτρον (metron) (đo lường), được sử dụng để đo lường vật lý, đo lượng thơ và mở rộng để kiểm duyệt.
Năm 1671,Jean Picard đã đo chiều dài của một "con lắc giây" (mộtcon lắc có chu kỳ haigiây) tạiđài thiên văn Paris. Ông đã tìm thấy giá trị của 440,5 dòngToise of Châtelet gần đây đã được làm mới. Ông đã đề xuất một toise phổ quát (tiếng Pháp:Toiseiverseelle) có chiều dài gấp đôi con lắc giây.[3][4] Tuy nhiên, người ta đã sớm phát hiện ra rằng chiều dài của một con lắc giây thay đổi từ nơi này sang nơi khác: nhà thiên văn học người PhápJean Richer đã đo được chênh lệch 0,3% về chiều dài giữaCayenne (ở Guiana thuộc Pháp) vàParis.[5][6][7]
Jean Richer vàGiovanni Domenico Cassini đã đo thị sai của Sao Hỏa giữaParis vàCayenne ởGuiana thuộc Pháp khi Sao Hỏa ở gầnTrái Đất nhất vào năm 1672. Họ đã tìm ra một con số cho thị sai mặt trời là 9,5 cung giây, tương đương với khoảng cách Mặt trời Trái Đất vào khoảng22000 bán kính Trái Đất. Họ cũng là những nhà thiên văn học đầu tiên có quyền truy cập vào một giá trị chính xác và đáng tin cậy cho bán kính Trái Đất, được đo bởi đồng nghiệpJean Picard vào năm 1669 là 3269 nghìntoise. Các quan sát trắc địa của Picard đã bị giới hạn trong việc xác định độ lớn của Trái Đất được coi là một hình cầu, nhưng khám phá của Jean Richer đã khiến sự chú ý của các nhà toán học đến sự sai lệch của nó so với dạng hình cầu. Ngoài tầm quan trọng của nó đối vớibản đồ học, việc xác địnhHình dạng Trái Đất trở thành một vấn đề có tầm quan trọng cao nhất trongthiên văn học, bởi vìđường kính củaTrái Đất là đơn vị mà tất cả các khoảng cách thiên thể phụ thuộc vào nó.[8][9][10]
Do hậu quả củaCách mạng Pháp,Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã yêu cầu một ủy ban xác định một thang đo duy nhất cho tất cả các đo lường. Vào ngày 7 tháng 10 năm 1790, ủy ban đó đã tư vấn cho việc áp dụng hệ thống thập phân và vào ngày 19 tháng 3 năm 1791 đã khuyên nên áp dụng thuật ngữmètre ("biện pháp"), một đơn vị chiều dài cơ bản, được xác định bằng một phần mười triệu khoảng cách giữaBắc Cực vàXích đạo dọc theokinh tuyến qua Paris.[11][12][13][14][15] Năm 1793,Công ước Quốc gia Pháp đã thông qua đề xuất này.[16]
Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã ủy thác một cuộc thám hiểm doJean Baptiste Joseph Delambre vàPierre Méchain dẫn đầu, kéo dài từ năm 1792 đến 1799, trong đó cố gắng đo chính xác khoảng cách giữa mộttòa nhà ởlâu đàiDunkerque vàMontjuïc ởBarcelona ởkinh độ củaParis Panthéon.[17] Cuộc thám hiểm đã được hư cấu ở Denis Guedj,Le Mètre du Monde.[18] Ken Alder đã viết thực tế về cuộc thám hiểm trongĐo lường tất cả mọi thứ: cuộc phiêu lưu bảy năm và lỗi tiềm ẩn đã thay đổi thế giới.[19] Phần này củakinh tuyến Paris, là cơ sở cho chiều dài của một nửa kinh tuyến nối Bắc Cực với Xích đạo. Từ năm 1801 đến 1812, Pháp đã sử dụng định nghĩa đồng hồ này là đơn vị đo chiều dài chính thức dựa trên kết quả của cuộc thám hiểm này kết hợp vớinhiệm vụ của Phái bộtrắc địa đến Peru.[20][21] Phần sau có liên quan đến Larrie D. Ferreiro trongĐo đạc Trái Đất: Cuộc thám hiểm khai sáng đã định hình lại thế giới của chúng ta.[22]
"Đơn vị độ dài mà tất cả các khoảng cách đo được trong Khảo sát bờ biển được gọi là metre của Pháp, một bản sao xác thực được lưu giữ trong kho lưu trữ của Văn phòng Khảo sát Bờ biển. Đó là tài sản của Hiệp hội triết học Hoa Kỳ, người được ông Hassler tặng, người đã nhận nó từ Tralles, một thành viên của Ủy ban Pháp bị buộc tội xây dựng metre tiêu chuẩn bằng cách so sánh với cây toise, đã phục vụ là đơn vị đo chiều dài trong phép đo các cung tròn ở Pháp và Peru. Nó sở hữu tất cả tính xác thực của bất kỳ metre đo gốc nào, không chỉ mang dấu ấn của Ủy ban mà còn là dấu hiệu ban đầu mà nó bị phân biệt từ các thanh khác trong quá trình vận hành tiêu chuẩn. Nó luôn được chỉ định là metre của ủy ban" (tiếng Pháp:Mètre des Archives).
Trong những năm 1870 và với sự chính xác hiện đại, một loạt các hội nghị quốc tế đã được tổ chức để đưa ra các tiêu chuẩn số liệu mới.Công ước mét (Công ước du Mètre) năm 1875 đã bắt buộc thành lập mộtCục đo lường và đo lường quốc tế vĩnh viễn (BIPM:Bureau International des Poids et Mesures) được đặt tạiSèvres, Pháp. Tổ chức mới này là để xây dựng và bảo quản một thanh mét nguyên mẫu, phân phối các nguyên mẫu số liệu quốc gia và duy trì sự so sánh giữa chúng và các tiêu chuẩn đo lường phi số liệu. Tổ chức này đã phân phối các thanh như vậy vào năm 1889 tạiHội nghị chung về Trọng lượng và Đo lường đầu tiên (CGPM:Conférence Générale des Poids et Mesures), thiết lậpMẫu mét quốc tế như khoảng cách giữa hai dòng trên thanh tiêu chuẩn bao gồm một hợp kim 90%bạch kim và 10%iridium, được đo tại điểm nóng chảy của băng.[34]
Việc so sánh các nguyên mẫu mới của máy đo với nhau và với mẫu mét của Ủy ban (tiếng Pháp:Mètre des Archives) liên quan đến việc phát triển thiết bị đo đặc biệt và định nghĩa thang đo nhiệt độ có thể tái tạo. Công trìnhđo nhiệt của BIPM đã dẫn đến việc phát hiện ra các hợp kim đặc biệt của sắt-niken, đặc biệt làinvar, mà giám đốc của nó, nhà vật lý người Thụy SĩCharles-Edouard Guillaume, đã được traogiải thưởng Nobel về vật lý năm 1920.[35]
Ấn tượng của nghệ sĩ về vệ tinh GPS-IIR trên quỹ đạo.
NhưCarlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero đã nói, sự tiến bộ củađo lường kết hợp với những phépđo trọng lực thông qua việc cải tiếncon lắc của Kater đã dẫn đến một kỷ nguyên mới củatrắc địa. Nếu đo lường chính xác cần sự trợ giúp của đo đạc, thì sau này không thể tiếp tục phát triển nếu không có sự trợ giúp của đo lường. Thật vậy, làm thế nào để diễn tả tất cả các phép đo của vòng cung trên mặt đất như là một hàm của một đơn vị, và tất cả các phép xác định lực hấp dẫn vớicon lắc, nếu phép đo không tạo ra một đơn vị chung, được tất cả các quốc gia văn minh chấp nhận và tôn trọng, và ngoài ra, người ta không so sánh, với độ chính xác cao, với cùng một đơn vị tất cả các tiêu chuẩn để đo các cơ sở trắc địa, và tất cả các thanh con lắc đã được sử dụng hoặc sẽ được sử dụng trong tương lai? Chỉ khi loạt so sánh đo lường này kết thúc với sai số có thể xảy ra là một phần nghìn milimét thì mới có thể liên kết các công trình của các quốc gia khác nhau với nhau, và sau đó công bố kết quả của phép đo cuối cùng của Quả cầu. Dohình dạng của Trái Đất có thể được suy ra từ các biến thể của chiều dàicon lắc giây vớivĩ độ,Khảo sát Bờ biển Hoa Kỳ đã chỉ thịCharles Sanders Peirce vào mùa xuân năm 1875 để tiến tới châu Âu với mục đích thực hiện các thí nghiệm con lắc cho các trạm ban đầu để vận hành thuộc loại này, để đưa các quyết định của các lực hấp dẫn ở Mỹ vào giao tiếp với các khu vực khác trên thế giới; và cũng với mục đích thực hiện một nghiên cứu cẩn thận về các phương pháp theo đuổi các nghiên cứu này ở các quốc gia khác nhau của châu Âu. Năm 1886, hiệp hội trắc địa đổi tên choHiệp hội trắc địa quốc tế, màCarlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero đã chủ trì cho đến khi ông qua đời vào năm 1891. Trong giai đoạn này,Hiệp hội trắc địa quốc tế (tiếng Đức:Quốc tế Erdmessung) đã đạt được tầm quan trọng trên toàn thế giới với sự gia nhập củaHoa Kỳ,México,Chile,Argentina vàNhật Bản.[27][36][37][38][39][40]
Năm 1873,James Clerk Maxwell đề xuất rằng ánh sáng phát ra từ một nguyên tố được sử dụng làm tiêu chuẩn cho cả mét và giây. Hai đại lượng này sau đó có thể được sử dụng để xác định đơn vị khối lượng.[42]
Để giảm thêm sự không chắc chắn, CGPM thứ 17 vào năm 1983 đã thay thế định nghĩa của mét bằng định nghĩa hiện tại của nó, do đó cố định độ dài của mét tính theogiây vàtốc độ ánh sáng:[44]
Mét là chiều dài của con đường ánh sáng đi được trong chân không trong khoảng thời gian1/299 792 458 giây.
Định nghĩa này đã cố định tốc độ ánh sáng trongchân không ở chính xác299792458 mét mỗi giây (≈300000 km/s).[44] Một sản phẩm phụ dự định của định nghĩa CGPM thứ 17 là nó cho phép các nhà khoa học so sánh chính xác tần số sử dụng laser, dẫn đến bước sóng với một phần năm độ không đảm bảo liên quan đến so sánh trực tiếp bước sóng, vì các lỗi giao thoa kế đã được loại bỏ. Để tạo điều kiện thuận lợi hơn cho khả năng tái tạo từ phòng thí nghiệm đến phòng thí nghiệm, CGPM lần thứ 17 cũng đã chế tạolaser neon helium bằng ổn định iod "một bức xạ được khuyến nghị" để thực hiện máy đo.[45] Với mục đích phân định máy đo, BIPM hiện đang xem xét bước sóng laser HeNe,λHeNe, là63299121258 nm với độ không đảm bảo chuẩn tương đối ước tính (U) là21×10−11.[45][46][47] Sự không chắc chắn này hiện là một yếu tố hạn chế trong việc thực hiện máy đo trong phòng thí nghiệm, và nó có độ lớn kém hơn so với thứ hai, dựa trênđồng hồ nguyên tử đài phun nướcCaesium (U =5×10−16).[48] Do đó, ngày nay, việc xác định đơn vị mét thường được phác họa (không xác định) trong các phòng thí nghiệm là1579800762042(33) bước sóng của ánh sáng laser helium-neon trong chân không, lỗi chỉ nói là xác định tần số.[45] Ký hiệu khung này biểu thị lỗi được giải thích trong bài viết vềđộ không đảm bảo đo.
Phép đo thực tế của mét là không chắc chắn trong việc mô tả môi trường, với các độ không đảm bảo khác nhau của giao thoa kế, và không chắc chắn trong việc đo tần số của nguồn.[49] Một phương tiện thường được sử dụng là không khí vàViện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã thiết lập một máy tính trực tuyến để chuyển đổi bước sóng trong chân không thành bước sóng trong không khí.[50] Theo mô tả của NIST, trong không khí, sự không chắc chắn trong việc mô tả môi trường bị chi phối bởi các lỗi trong việc đo nhiệt độ và áp suất. Lỗi trong các công thức lý thuyết được sử dụng là thứ cấp.[51] Bằng cách thực hiện hiệu chỉnh chiết suất như thế này, ví dụ, việc thực hiện gần đúng máy đo có thể được thực hiện trong không khí, bằng cách sử dụng công thức của máy đo là bước sóng1579800762042(33) của ánh sáng laser helium. và chuyển đổi các bước sóng trong chân không thành các bước sóng trong không khí. Không khí chỉ là một phương tiện có thể sử dụng để đo đơn vị mét, và có thể sử dụng bất kỳkhoảng chân không nào, hoặc một số khí quyển trơ như khí heli, cung cấp các hiệu chỉnh thích hợp cho chỉ số khúc xạ được thực hiện.[52]
Mét được định nghĩa là chiều dài đường đi của ánh sáng trong một thời gian nhất định và các phép đo chiều dài phòng thí nghiệm thực tế tính bằng mét được xác định bằng cách đếm số bước sóng ánh sáng laser của một trong những loại tiêu chuẩn phù hợp với chiều dài,[55] và chuyển đổi đơn vị bước sóng đã chọn thành mét. Ba yếu tố chính giới hạn độ chính xác đạt được với giao thoa kế laser để đo chiều dài:[56][57]
độ không đảm bảo trong bước sóng chân không của nguồn,
sự không chắc chắn trong chỉ số khúc xạ của môi trường,
Trong số này, cái cuối cùng là đặc thù của chính giao thoa kế. Việc chuyển đổi độ dài của bước sóng thành chiều dài tính bằng mét dựa trên mối quan hệ
mà chuyển đổi các đơn vị bước sóngλ thành mét sử dụngc, vận tốc ánh sáng trong chân không với đơn vị m/s. Ở đâyn làchỉ số khúc xạ của môi trường trong đó phép đo được thực hiện vàf là tần số đo của nguồn. Mặc dù chuyển đổi từ bước sóng sang mét gây ra một lỗi bổ sung về chiều dài tổng thể do lỗi đo trong việc xác định chiết suất và tần số, đo tần số là một trong những phép đo chính xác nhất hiện có.[57]
^Bond, Peter, (1948-...). (2014).L'exploration du système solaire. Dupont-Bloch, Nicolas. Louvain-la-Neuve: De Boeck. tr. 5–6.ISBN9782804184964.OCLC894499177.{{Chú thích sách}}: Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết) Quản lý CS1: tên số: danh sách tác giả (liên kết)
^('decimalization is not of the essence of the metric system; the real significance of this is that it was the first great attempt to define terrestrial units of measure in terms of an unvarying astronomical or geodetic constant.) The metre was in fact defined as one ten-millionth of one-quarter of the earth's circumference at sea-level.'Joseph Needham,Science and Civilisation in China, Cambridge University Press, 1962 vol.4, pt.1, p.42.
^Rapport sur le choix d'une unité de mesure, lu à l'Académie des sciences, le 19 mars 1791 (bằng tiếng Pháp). Gallica.bnf.fr. ngày 15 tháng 10 năm 2007. Truy cập ngày 25 tháng 3 năm 2013.: "Nous proposerons donc de mesurer immédiatement un arc du méridien, depuis Dunkerque jusqu'a Bracelone: ce qui comprend un peu plus de neuf degrés & demi." [We propose then to measure directly an arc of the meridian between Dunkirk and Barcelona: this spans a little more than nine-and-a-half degrees."] p. 8
^Centre, UNESCO World Heritage."Struve Geodetic Arc".UNESCO World Heritage Centre (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 13 tháng 5 năm 2019.
^abRoss, Clarke Alexander; James, Henry (ngày 1 tháng 1 năm 1873). "XIII. Results of the comparisons of the standards of length of England, Austria, Spain, United States, Cape of Good Hope, and of a second Russian standard, made at the Ordnance Survey Office, Southampton. With a preface and notes on the Greek and Egyptian measures of length by Sir Henry James".Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Quyển 163. tr. 445–469.doi:10.1098/rstl.1873.0014.
^abcSoler, T. (ngày 1 tháng 2 năm 1997). "A profile of General Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero: first president of the International Geodetic Association".Journal of Geodesy (bằng tiếng Anh). Quyển 71 số 3. tr. 176–188.Bibcode:1997JGeod..71..176S.doi:10.1007/s001900050086.ISSN1432-1394.
^abHirsch, Adolphe (1891)."Don Carlos IBANEZ (1825–1891)"(PDF).Bureau International des Poids et Mesures. tr. 8. Truy cập ngày 22 tháng 5 năm 2017.
^Torge, Wolfgang (2016). Rizos, Chris; Willis, Pascal (biên tập). "From a Regional Project to an International Organization: The "Baeyer-Helmert-Era" of the International Association of Geodesy 1862–1916".IAG 150 Years. International Association of Geodesy Symposia (bằng tiếng Anh). Quyển 143. Springer International Publishing. tr. 3–18.doi:10.1007/1345_2015_42.ISBN9783319308951.
^Torge, W. (ngày 1 tháng 4 năm 2005). "The International Association of Geodesy 1862 to 1922: from a regional project to an international organization".Journal of Geodesy (bằng tiếng Anh). Quyển 78 số 9. tr. 558–568.Bibcode:2005JGeod..78..558T.doi:10.1007/s00190-004-0423-0.ISSN1432-1394.
^"Histoire du mètre".Direction Générale des Entreprises (DGE) (bằng tiếng Pháp).Bản gốc lưu trữ ngày 3 tháng 10 năm 2015. Truy cập ngày 16 tháng 5 năm 2019.
^abc"Iodine (λ ≈ 633 nm)"(PDF).Mise en Pratique. BIPM. 2003. Truy cập ngày 16 tháng 12 năm 2011.
^The term "relative standard uncertainty" is explained by NIST on their web site:"Standard Uncertainty and Relative Standard Uncertainty".The NIST Reference on constants, units, and uncertainties: Fundamental physical constants. NIST. Truy cập ngày 19 tháng 12 năm 2011.
^A more detailed listing of errors can be found inBeers, John S; Penzes, William B (tháng 12 năm 1992)."§4 Re-evaluation of measurement errors"(PDF).NIST length scale interferometer measurement assurance; NIST document NISTIR 4998. tr. 9ff. Truy cập ngày 17 tháng 12 năm 2011.
^"§VI: Uncertainty and range of validity".Engineering metrology toolbox: Refractive index of air calculator. NIST. ngày 23 tháng 9 năm 2010. Truy cập ngày 16 tháng 12 năm 2011.
^Dunning, F. B.; Hulet, Randall G. (1997)."Physical limits on accuracy and resolution: setting the scale".Atomic, molecular, and optical physics: electromagnetic radiation, Volume 29, Part 3. Academic Press. tr. 316.ISBN978-0-12-475977-0.The error [introduced by using air] can be reduced tenfold if the chamber is filled with an atmosphere of helium rather than air.
^The BIPM maintains a list of recommended radiations on their web site.[53][54]
^A more detailed listing of errors can be found inBeers, John S; Penzes, William B (tháng 12 năm 1992)."§4 Re-evaluation of measurement errors"(PDF).NIST length scale interferometer measurement assurance; NIST document NISTIR 4998. tr. 9ff. Truy cập ngày 17 tháng 12 năm 2011.
