Метрическая конвенция (французский: Convention du Mètre ), также известная как Метрический договор , [1] — международный договор , подписанный в Париже 20 мая 1875 года представителями 17 стран: Аргентины, Австро-Венгрии, Бельгии, Бразилия, Дания, Франция, Германия, Италия, Перу, Португалия, Россия, Испания, Швеция и Норвегия, Швейцария, Османская империя, Соединенные Штаты Америки и Венесуэла.
В соответствии с договором было создано Международное бюро мер и весов (BIPM), межправительственная организация , находящаяся под руководством Генеральной конференции мер и весов (CGPM) и под контролем Международного комитета мер и весов (CIPM). Эти организации координируют международную метрологию и разработку международно признанных систем измерений .
Метрическая конвенция установила постоянную организационную структуру, позволяющую правительствам стран-членов действовать сообща по всем вопросам, касающимся единиц измерения. Руководящими органами МБМВ являются:
Штаб-квартира или секретариат МБМВ находится в Сен-Клу , Франция. В нем работает около 70 человек, и он проводит официальные встречи МБМВ.
Первоначально сфера действия Метрической конвенции охватывала только единицы массы и длины. В 1921 году на шестом заседании CGPM в сферу действия конвенции были внесены поправки, распространяющиеся на другие области физики. В 1960 году на одиннадцатом заседании ГКМВ ее система единиц была названа Международной системой единиц ( Système International d'Unités , сокращенно СИ). [2]
Метрическая конвенция предусматривает, что членами BIPM могут быть только страны. В 1999 году CGPM была создана в статусе ассоциированной организации, чтобы позволить государствам, не являющимся членами, и экономическим субъектам участвовать в некоторых мероприятиях BIPM через свои национальные метрологические институты (НМИ).
По состоянию на 13 января 2020 года [обновлять]в CGPM насчитывалось 62 члена и 40 ассоциированных лиц.
Членство в CGPM требует уплаты значительных взносов. Невыплата этих сумм в течение нескольких лет привела к исключению некоторых бывших членов.
До Французской революции , которая началась в 1789 году, французские единицы измерения были основаны на Каролингской системе, введенной первым императором Священной Римской империи Карлом Великим (800–814 гг. Н.э.), которая, в свою очередь, была основана на древнеримских мерах. Карл Великий ввел последовательную систему мер по всей империи. Однако после его смерти империя распалась, и многие правители ввели свои варианты единиц измерения.
Некоторые из единиц измерения Карла Великого, такие как pied du Roi (королевская ступня ), оставались практически неизменными в течение примерно тысячи лет, в то время как другие, такие как aune ( элль – использовался для измерения ткани) и ливр ( фунт ), сильно различались. из местности в местность. К моменту революции количество единиц измерения выросло до такой степени, что уследить за ними стало практически невозможно.
В Англии в 1215 году статья 25 Великой хартии вольностей требовала, чтобы по всему королевству применялись одни и те же стандарты измерения. В формулировке этого пункта подчеркивалось, что «должна быть единая мера... во всем нашем королевстве». [3] Пять столетий спустя, когда в 1707 году Англия и Шотландия были объединены в единое королевство, шотландцы согласились использовать те же единицы измерения, которые уже были установлены в Англии. [4] В восемнадцатом веке, чтобы облегчить торговлю, Петр Великий , царь России, принял английскую систему мер. [5]
С 1668 по 1776 год французским стандартом длины был Туаз Шатле , который был установлен возле Гранд Шатле в Париже. В 1735 году два геодезических стандарта были откалиброваны по Туазу Шатле. Один из них, Туаз Перу, использовался для французской геодезической миссии на экваторе . В 1766 году Туаз Перу стал официальным стандартом длины во Франции и был переименован в Туаз Академии ( по-французски: Toise de l'Académie ).
Избыток единиц измерения был важной практической проблемой до Французской революции, и ее реформа была одним из пунктов повестки дня Национального собрания . [6] В 1799 году, после повторного измерения дуги парижского меридиана (французский язык: Méridienne de France ) между Дюнкерком и Барселоной Деламбром и Мешеном , метр был определен как четверть 10-миллионной окружности Земли или 3 педиана ( французские футы) и 11 296 линий (линий) Туаза Академии. [6] Талейран , влиятельный лидер Ассамблеи, предложил Великобритании и Америке принять участие в создании новой системы, но в этом случае Ассамблея действовала в одиночку и ввела метр и килограмм, которые должны были составить основу метрической системы. система, производившая прототипы, которые в 1799 году были переданы в архив. [7]
Гельветическая республика приняла метрическую систему в 1803 году. [6] В 1805 году швейцарский иммигрант Фердинанд Рудольф Хасслер привез в Соединенные Штаты копии французского метра и килограмма. В 1830 году Конгресс решил создать единые стандарты длины и веса в США. [ нужна цитата ] Хасслеру было поручено разработать новые стандарты, и он предложил принять метрическую систему. Конгресс Соединенных Штатов выбрал британский парламентский стандартный двор 1758 года и британский тройской фунт 1824 года в качестве стандартов длины и веса. [ нужна цитация ] Тем не менее, основная базовая линия Береговой службы США, которая была переименована в Береговую службу США в 1836 году и в Береговую и геодезическую службу США в 1878 году, была измерена в 1834 году на Файер-Айленде с использованием четырех двухметровых железные стержни, построенные по спецификации Хасслера в Соединенном Королевстве и привезенные обратно в Соединенные Штаты в 1815 году. Все расстояния, измеренные Службой побережья, Береговой службой и Береговой и геодезической службой, были указаны в метрах.
Между 1840 и 1870 годами ряд стран окончательно приняли метрическую систему в качестве своей системы измерения, включая Францию, Испанию, многие южноамериканские республики и многие итальянские и немецкие государства (Нидерланды приняли эту систему в 1817 году). [6] В 1863 году Международный почтовый союз использовал граммы для обозначения разрешенного веса писем.
В 1852 году Испанская королевская академия наук обратилась к испанскому правительству с просьбой одобрить создание крупномасштабной карты Испании. В следующем году для выполнения этой задачи был назначен Карлос Ибаньес и Ибаньес де Иберо . Предстояло создать весь научно-технический материал. Карлос Ибаньес и Ибаньес де Иберо и Фрутос Сааведра Менесес отправились в Париж, чтобы контролировать производство Бруннером четырехметрового измерительного инструмента, который они изобрели и который позже сравнили с двойным туазом № 1 Борды , который был основным эталон для измерения всех геодезических баз Франции, длина которого составляла 3,8980732 метра.
В 1867 году на второй Генеральной конференции Международной ассоциации геодезии (нем. Europäische Gradmessung ), состоявшейся в Берлине , обсуждался вопрос о международном эталоне длины с целью объединения измерений, произведенных в разных странах, для определения размера и формы объекта. земля. [8] Конференция рекомендовала принять метрическую систему (заменив туаз Бесселя, копию Туаз Перу, сделанную в 1823 году) и создать Международную метрическую комиссию. [8] [9]
В 1860-х годах проверки прототипа счетчика выявили износ измерительных поверхностей стержня, а также то, что стержень имел обыкновение слегка прогибаться во время использования. [7] Ввиду сомнений в воспроизводимости метра и килограмма и угрозы установления конкурирующего стандарта Наполеон III пригласил ученых из всех стран мира принять участие в конференции в Париже. В июле 1870 года, за две недели до начала конференции, разразилась франко-прусская война . Хотя делегаты все же встретились (без немецкой делегации), было решено, что конференцию следует созвать, как только на ней будут присутствовать все делегаты (включая немецкую делегацию). В Париже была создана Международная метровая комиссия. [10]
После войны, которая привела к изгнанию Наполеона III, Германия и Италия, теперь объединенные нации, приняли метрическую систему в качестве своей национальной системы единиц, но с прототипом килограмма и метра под контролем Третьей Французской Республики . В 1872 году новое республиканское правительство повторно выдало приглашения, и в 1875 году ученые из тридцати стран Европы и Америки встретились в Париже. [11] В том же году Международная ассоциация геодезии провела свою Генеральную конференцию в Париже и приняла решение о создании международного геодезического стандарта для измерения базовых линий, калиброванного по метру.
Основными задачами, стоявшими перед делегатами конференции 1875 года, была замена существующих метровых и килограммовых артефактов, находившихся во владении французского правительства, и создание организации для управления поддержанием стандартов по всему миру. Конференция не занималась другими единицами измерения. Конференция носила оттенок франко-германского политического маневрирования, особенно потому, что несколько лет назад французы были унижены пруссаками во время войны. Хотя Франция потеряла контроль над метрической системой, они гарантировали, что она перешла под международный, а не немецкий контроль, и чтобы международная штаб-квартира находилась в Париже. [12] Испания особенно поддержала Францию в этом результате, и первый президент Международного комитета мер и весов, испанский геодезист Карлос Ибаньес и Ибаньес де Иберо получил медаль Великого офицера Почетного легиона за свою дипломатическую роль в этом вопросе. выпуск и был удостоен премии Понселе за научный вклад в метрологию. [13] Действительно, поскольку Карлос Ибаньес и Ибаньес де Иберо сотрудничал с французами в переизмерении дуги парижского меридиана ( дуга меридиана Западной Европы и Африки ) с 1853 года и был президентом обоих Постоянного комитета Международной метрической комиссии с 1872 года. и Постоянной комиссии Международной ассоциации геодезии с 1874 года, ему предстояло сыграть ключевую роль в согласовании интересов Франции и Германии. [14] [15]
Конференция была созвана для обсуждения поддержания международных стандартов, основанных на существующих французских стандартах, а не на использовании французских стандартов, которым на тот момент было 70 лет и которые из-за износа могли быть не совсем такими же, как в момент их принятия. в 1799 году.
Перед конференцией 1870 года французские политики опасались, что мировое сообщество может отвергнуть существующий счетчик, поскольку он был на 0,03% (300 мкм) короче его расчетной длины, и заказало новое меридиональное измерение. В конце концов они успокоились, когда швейцарский делегат немецкого происхождения Адольф Хирш сказал, что «ни один серьезный ученый в наше время не стал бы рассматривать метр, выведенный из размера Земли». Когда конференция была возобновлена в 1875 году, было предложено изготовить новые прототипы эталонов метров и килограммов, чтобы максимально точно воспроизвести значения существующих артефактов. [12]
Хотя новый стандартный счетчик имел то же значение, что и старый, он имел поперечное сечение «X» , а не прямоугольное, поскольку это уменьшало изгиб при проведении измерений. Более того, новый брусок имел длину не ровно один метр, а был немного длиннее одного метра, и на нем были выгравированы линии, расположенные на расстоянии ровно одного метра друг от друга. [16] Лондонская фирма Johnson Matthey поставила 30 метров прототипа и 40 килограммов прототипа. На первом заседании ГКМВ в 1889 году стержень № 6 и цилиндр № X были выбраны по жребию в качестве международных прототипов. Остальные либо хранились в качестве рабочих копий МБМВ, либо раздавались по партиям государствам-членам в качестве национальных прототипов. [17]
Прототип счетчика оставался международным стандартом до 1960 года, когда его определение было переопределено с точки зрения длины волны оранжево-красной линии криптона - 86. Современное определение метра — это «длина пути, пройденного светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды».
16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция мер и весов (CGPM) единогласно проголосовала за пересмотренные определения некоторых основных единиц СИ , в частности килограмма. [18] Новые определения вступили в силу 20 мая 2019 года, но не меняют размер счетчика. [19] [20]
Конвенция создала международную организацию с двумя руководящими органами для содействия стандартизации мер и весов во всем мире. Во-первых, CGPM обеспечивает форум для представителей стран-членов, во-вторых, CIPM является консультативным комитетом метрологов высокого уровня. Секретариат или штаб-квартира предоставляют соответствующие конференц-залы и лабораторные помещения для поддержки CGPM и CIPM. [21]
Структуру можно сравнить с корпорацией . CIPM — это совет директоров , а CGPM — собрание акционеров .
Генеральная конференция по мерам и весам ( Conférence générale des poids et mesures или CGPM) является основным органом принятия решений, учрежденным конвенцией. В его состав входят делегаты от государств-членов и наблюдатели [без права голоса] от ассоциированных государств и экономик. [22] Конференция обычно собирается каждые четыре года, чтобы получить и обсудить отчет CIPM и одобрить новые разработки в SI по рекомендации CIPM, хотя на заседании 2011 года было решено встретиться снова в 2014 году, а не в 2015 году, чтобы обсудить зрелость новых предложений СИ . [23] Он также отвечает за новые назначения в CIPM и принимает решения по основным вопросам, касающимся развития и финансирования BIPM. Согласно Метрической конвенции (ст. 4), президент Французской академии наук является также президентом Генеральной конференции по мерам и весам.
Международный комитет мер и весов ( Comité International des Poids et Mesures или CIPM) состоит из восемнадцати (первоначально четырнадцати) [24] лиц из государства-члена с высоким научным авторитетом, назначенных CGPM для консультирования CGPM по административным и технические вопросы. Он отвечает за работу десяти консультативных комитетов (CC), каждый из которых исследует различные аспекты метрологии: один CC обсуждает измерение температуры, другой - измерение массы и так далее. CIPM ежегодно собирается в Сен-Клу, чтобы обсудить годовые отчеты различных CC, представить ежегодный отчет правительствам государств-членов относительно управления и финансов BIPM, а также консультировать CGPM по техническим вопросам по мере необходимости. . Каждый член CIPM представляет разные страны-члены: Франция, в знак признания ее работы по созданию конвенции, всегда имеет одно место в CIPM. [25] [26]
Секретариат Международного бюро мер и весов ( Международное бюро мер и весов или BIPM) находится в Сен-Клу, Франция. Он хранит ныне исторический международный прототип килограмма , предоставляет метрологические услуги CGPM и CIPM, а также проводит их официальные встречи. Он также хранит бывший международный прототип счетчика , который был снят с эксплуатации в 1960 году. На протяжении многих лет различные прототипы счетчика и килограмма были возвращены в штаб-квартиру BIPM для услуг по повторной калибровке.
Первоначально штат сотрудников составлял 9 человек, а после распределения первой партии прототипов их число сократилось до 4; [27] В 2012 году штат компании насчитывал более 70 человек, а годовой бюджет превышал 10 миллионов евро. [28] Директор BIPM по должности является членом CIPM и членом всех консультативных комитетов.
Оригинальный договор был написан на французском языке, и официальным языком всех официальных документов является французский. Связь между МБМВ и государствами-членами в случае Франции осуществляется через министра иностранных дел Франции, а в случае всех остальных членов - через посла членов во Франции. [29]
Французское правительство предложило участникам договора Павильон Бретей в Сен-Клу для размещения МБМВ. Павильон был первоначально построен в 1675 году в поместье Шато де Сен-Клу, где, в частности, жил император Наполеон III . Замок был практически разрушен во время франко-прусской войны (1870–1871 гг.), а Павильон сильно пострадал. [30] Павильон был полностью восстановлен и, как штаб-квартира межправительственной организации, пользуется привилегиями и иммунитетами. [31]
Наука метрология значительно продвинулась с 1875 года. В частности, в 1921 году в договор были внесены поправки, в результате чего многие другие международные организации создали форум в рамках CIPM для обеспечения гармонизации эталонов измерений во многих дисциплинах . Кроме того, то, что изначально задумывалось как стандарты для целей торговли, теперь было расширено и теперь охватывает большое количество аспектов человеческой деятельности, включая медицину, науку, технику и технологии.
Первоначально соглашение о метрах было разработано с основной целью предоставления стандартов только длины и массы. Стандарты, относящиеся к другим величинам, находились под контролем других организаций – время измерялось астрономами , электрические единицы – серией специальных международных конференций [32] , а другие физические стандарты и концепции поддерживались или определялись международными организациями, такими как Международный Конгресс прикладной химии или Международный союз теоретической и прикладной физики .
В 1901 году Георгий опубликовал предложение о создании последовательного набора единиц на основе четырех основных единиц — метра, килограмма, секунды и одной электрической единицы ( ампера , вольта или ома ). В 1921 году конвенция была расширена, чтобы разрешить продвижение стандартов, относящихся к любой физической величине, что значительно расширило сферу компетенции CIPM и неявно дало ему свободу использовать предложения Джорджи. 8-я ГКМВ (1933 г.) решила работать с другими международными организациями для согласования стандартов на электрические устройства, которые можно было бы соотнести с международными прототипами. [33] Это было в принципе согласовано Международной электротехнической комиссией на ее конгрессе в Брюсселе в 1935 году при условии, что выбор четвертого блока будет согласован, среди прочего, с соответствующим консультативным комитетом CIPM. [34]
В 1948 году, через три года после окончания Второй мировой войны и через пятнадцать лет после 8-й ГКМВ, была созвана 9-я ГКМВ. В ответ на официальные запросы Международного союза теоретической и прикладной физики и правительства Франции о создании практической системы единиц измерения, ГКМВ обратилась к МКМВ с просьбой подготовить рекомендации по единой практической системе единиц измерения, подходящей для принятие всеми странами, присоединившимися к Метрической конвенции. [35] В то же время CGPM официально приняла рекомендацию по написанию и печати символов единиц измерения и цифр. [36] В рекомендации также каталогизированы рекомендуемые символы для наиболее важных единиц измерения MKS и CGS , и впервые ГКМВ дала рекомендации относительно производных единиц.
Проект предложения CIPM, который представлял собой обширный пересмотр и упрощение определений, символов и терминологии метрических единиц, основанных на системе единиц MKS, был представлен на 10-й сессии CGPM в 1954 году. В этом предложении CIPM рекомендовал, чтобы ампер был базовой единицей. единица, на основе которой будут получены электромеханические стандарты. После переговоров с СНГ и IUPAP в качестве базовых единиц были также предложены еще две основные единицы: градус Кельвина и кандела. [37] Полная система и название «Международная система единства» были приняты на 11-й ГКМВ. [38] В последующие годы определения базовых единиц и, в частности, практической деятельности [39] для реализации этих определений были усовершенствованы.
Формальное определение Международной системы единиц (СИ) вместе с соответствующими резолюциями, принятыми ГКМВ и МКМВ, публикуются МБМВ в Интернете и в виде брошюр через регулярные промежутки времени. Восьмое издание брошюры Le Système International d'Unités – Международная система единиц было опубликовано в 2006 году. [40]
В 1940-х годах правительство Соединенных Штатов осознало преимущества ведения своих поставщиками записей о контроле качества промышленных товаров, которые обеспечивали бы отслеживаемость процесса. Этот процесс был формализован британским правительством в 1979 году как стандарт контроля качества BS 5750 . В 1987 году стандарт BS 5750 был принят ISO в качестве основы для ISO 9000 . [41] ISO 9000 – это стандарт контроля качества общего назначения, который работает совместно со стандартами, специфичными для отрасли: например, ISO 15195:2003, который устанавливает конкретные требования к лабораториям эталонных измерений в лабораторной медицине. [42]
Международная торговля затрудняется тем, что одна страна не признает контроль качества, существующий в других странах – часто из-за различий или несовместимости стандартов друг с другом. На 20-й сессии ГКМВ (1995 г.) было признано, что, хотя специальное признание калибровки приборов между сотрудничающими странами имело место в течение ста лет, возникла необходимость в более всеобъемлющем соглашении. Следовательно, CIPM было поручено изучить вопрос о заключении Соглашения о взаимном признании в отношении калибровки приборов. Любое такое соглашение потребует ведения записей, которые могли бы продемонстрировать прослеживаемость калибровок до базовых стандартов. Такие записи будут регистрироваться в рамках стандарта ISO 9000. Четыре года спустя, в 1999 г., текст CIPM-MRA был согласован на 21-й сессии CGPM. [43] [44]
Схема CIPM-MRA предназначена для каталогизации возможностей Национальных измерительных институтов (НМИ), таких как NIST в США или Национальная физическая лаборатория в Великобритании, чьи процедуры калибровки прошли экспертную оценку. Существенными моментами CIPM-MRA являются: [45]
После запуска CIPM MRA и в ответ на директиву Европейского сообщества по медицинским устройствам in vitro [46] в 2002 году был создан Объединенный комитет по прослеживаемости в лабораторной медицине (JCTLM) на основании Декларации о сотрудничестве между Международным комитетом весов. и мер (CIPM), Международной федерации клинической химии и лабораторной медицины (IFCC) и Международного сотрудничества по аккредитации лабораторий (ILAC). [47] Совместный комитет обеспечивает форум для гармонизации стандартов различных участников.
С появлением атомных часов стало возможным определять и измерять международное атомное время с достаточной точностью, чтобы можно было обнаружить изменения во вращении Земли . Международная служба вращения Земли отслеживает эти изменения относительно звезд через регулярные промежутки времени и предлагает дополнительные секунды по мере необходимости. В настоящее время имеется более 200 атомных часов в более чем 50 национальных лабораториях по всему миру, и МБМВ, в соответствии с мандатом, данным ему Метрической конвенцией, координирует различные атомные часы. [48]
После 1960 года, когда определение метра было связано с конкретной длиной волны света, а не с международным прототипом метра, единственной единицей измерения, которая оставалась зависимой от конкретного артефакта, был килограмм. За прошедшие годы были обнаружены небольшие отклонения массы международного прототипа килограмма, которые могли достигать 20 × 10 −9 килограммов в год. [49] На 21-м заседании ГКМВ (1999 г.) национальным лабораториям было предложено изучить способы разрыва связи между килограммом и конкретным артефактом.
Независимо от того, что этот дрейф был обнаружен, проект Авогадро и разработка весов Киббла (или ватта) обещали методы косвенного измерения массы с очень высокой точностью. Эти проекты предоставили инструменты, которые позволили альтернативные способы дать новое определение килограмму. [50]
В отчете, опубликованном в 2007 году Консультативным комитетом по термометрии CIPM, отмечалось, что их определение температуры оказалось неудовлетворительным для температур ниже 20 К и выше 1300 К. Комитет придерживался мнения, что постоянная Больцмана обеспечивает лучшее определение температуры. основой для измерения температуры, чем тройная точка воды, поскольку она преодолела эти трудности. [51]
В течение следующих нескольких лет поддержка естественных констант росла, а детали уточнялись, [52] [53] [54] [55] [23] , пока в ноябре 2018 года 26-я Генеральная конференция по мерам и весам не проголосовала единогласно за пересмотренную версию. определения основных единиц СИ . [56] [57] Новое определение базовых единиц СИ 2019 года вступило в силу в 144-ю годовщину конвенции, 20 мая 2019 года. [19] [58]
ГКМВ признает два класса членства – полноправное членство для тех государств, которые желают участвовать в деятельности МБМВ, и ассоциированное членство для тех стран или экономик [Примечание 1] , которые желают участвовать только в программе MRA . Ассоциированные члены имеют статус наблюдателя в CGPM. Поскольку вся формальная связь между организациями конвенции и национальными правительствами осуществляется послом государства-члена во Франции, [Примечание 2] подразумевается, что государства-члены должны иметь дипломатические отношения с Францией, [59] хотя во время обеих мировых войн страны, которые были в состоянии войны с Францией сохранили свое членство в ГКМВ. [60] На первом заседании каждой ГКМВ председательствует министр иностранных дел Франции, а на последующих заседаниях – президент Французской академии наук . [61]
20 мая 1875 года представители семнадцати стран, присутствовавших на Конференции по метру в 1875 году, подписали Конвенцию о метре. [Примечание 3] В апреле 1884 года Х. Дж. Чейни, начальник отдела стандартов в Лондоне, неофициально связался с BIPM и спросил, будет ли BIPM калибровать некоторые эталоны счетчиков, произведенные в Великобритании. Брох , директор МБМВ, ответил, что он не уполномочен проводить подобные калибровки для стран, не являющихся членами МБМВ. 17 сентября 1884 года британское правительство подписало конвенцию. [62] Это число выросло до 21 в 1900 году, 32 в 1950 году и 49 в 2001 году. По состоянию на 13 января 2020 года в [обновлять]состав Генеральной конференции входили 62 государства-члена, 40 ассоциированных государств и экономик, а также четыре международные организации следующим образом ( с годом партнерства в скобках): [63]
На своем 21-м заседании (октябрь 1999 г.) CGPM создала категорию «ассоциированных» для тех государств, которые еще не являются членами BIPM, и для экономических союзов . [67]
Следующие международные организации подписали Соглашение CIPM MRA:
Следующие бывшие члены были исключены из организации из-за невыплаты своей задолженности в течение нескольких лет и из-за неспособности предоставить какой-либо план платежей: [70]
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
