Америка на самом деле живет в метрической системе 0:00
Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в США хранит одну из самых охраняемых тайн американской метрологии: Соединенные Штаты уже давно официально являются частью метрической системы. Несмотря на то что в повседневной жизни американцы продолжают пользоваться футами, галлонами и фунтами, все эти единицы фактически определены через метрические стандарты. Как отмечает автор канала Veritasium, ситуация выглядит парадоксально: страна опирается на метрическую систему для фундаментальных измерений, но затем добавляет искусственные коэффициенты пересчета, чтобы получить привычные значения.
Хранители «килограммового эталона» 0:00
В 1880-х годах, после подписания Метрической конвенции, США получили два экземпляра эталонного килограмма — K4 и K20. Почти любой объект в США, вес которого точно измерялся за последние 130 лет, восходит к этим цилиндрам.
- Состав: 90% платины и 10% иридия.
- Свойства сплава: Иридий делает платину тверже, а оба металла выбраны за высокую плотность и устойчивость к окислению.
- Стоимость: Если современные эталоны стоят около $100 000, то K20 и K4 считаются бесценными из-за их исторического значения.
Поверхность эталонов должна быть максимально гладкой. Любая шероховатость увеличивает площадь поверхности, что повышает риск накопления загрязнений, которые могут изменить массу объекта.
Проблема плотности и воздуха 3:54
Главная задача специалистов NIST — передать точную массу эталона K20 другим измерительным приборам, не подвергая риску сам оригинал. Для повседневных нужд эталон сравнивают со вторичными стандартами из нержавеющей стали. Однако здесь возникает физическая проблема: разная плотность материалов (сталь — 8 г/см³, платино-иридиевый сплав — 21,5 г/см³) означает разный объем при одинаковой массе.
Из-за разницы в объемах на объекты действует разная выталкивающая сила Архимеда со стороны атмосферного воздуха. Стальной объект может «терять» в весе около 110 мг из-за этого эффекта. Чтобы минимизировать погрешности, измерения проводятся в изолированной камере с контролируемыми температурой, давлением и влажностью.
Кризис эталона и «ядерный чемоданчик» 5:27
Раз в десятилетие эталоны отправляют в Париж для сверки с международным прототипом килограмма. Транспортировка превращается в спецоперацию: сотрудник NIST везет цилиндр в обычной сумке для камеры, не выпуская её из рук ни на секунду, подобно хранителю кодов от ядерного оружия.
Проблема системы заключается в нестабильности самих эталонов. Сравнения показали, что со временем масса оригиналов стала расходиться: одни становились тяжелее, другие легче.
- Главный риск: Поскольку система основана на сравнении, невозможно узнать, меняется ли масса международного прототипа или всех остальных цилиндров одновременно.
- Изменения: Данные 2013 года показали странную картину: многие десятилетия эталоны «набирали вес», а затем процесс внезапно остановился.
Эта относительность измерений стала ахиллесовой пятой старой системы. Именно поэтому, как поясняет ведущий, с 2018 года килограмм перестал определяться как масса металлического цилиндра, перейдя к фундаментальным физическим константам.
