Internationaalit standadit

Nykyisin kansainvälinen SI-mittayksikköjärjestelmä muodostuu seitsemästä perusyksiköstä: sekunti, metri, kilogramma, ampeeri, kelvin, mooli ja kandela. Kaikki muut yksiköt, eli johdannaisyksiköt, voidaan sitten muodostaa perusyksiköiden avulla.

Kansainvälisesti näiden ylläpidosta vastaa edelleen Sèvresissä, Ranskassa, sijaitseva BIMP, Kansainvälinen painojen ja mittojen toimisto (Bureau International des Poids et Mesures). Suomessa vastaavaa hoitaa Mittatekniikan keskus Mikes.

Mittojen ylläpito tarkoittaa sitä, että mittanormaalia ja sen jäljitettävyyttä pidetään yllä – katsotaan, että vertailukelpoiset perusyksiköt ovat olemassa – sekä siirretään mittoja muihin mittanormaaleihin. Yhä edelleen se tarkoittaa muun muassa metrin ja kilogramman tarkkojen kopioiden tekemistä, vaikkakin tieteellisesti mittayksiköt on nykyisin määritetty fysikaalisten vakioiden avulla. 

Otsikkokuvassa tehtävä huipputarkka platinasta ja iridiumista tehty kilogramman malli ei ole siis tarkkaan ottaen perustana kansainväliselle kilogrammalle, mutta tällaisten mallien avulla tehdään mittauksia laboratorioissa, kun ei vaadita äärimmäistä tarkkuutta. Muun muassa teollisuudessa tarvitaan koko ajan hyvin tarkkoja ja huolellisesti tehtyjä mitan ja massan mallikappaleita.

Lisäksi niin BIMP kuin Mikes tekevät mittatieteellistä tutkimusta.

Kansallisella tasolla Mikes pitää yllä Suomen mittanormaaleja ja nimeää mittayksiköistä ja mittanormaalijärjestelmästä annetujen lakien ja asetusten nojalla kansalliset mittanormaalilaboratoriot.

Alla ovat vielä perusmittayksiköt ja niiden selitykset Mikesin nettisivuilta kopioituina; sieltä aiheesta löytyy paljon lisätietoja!

Perussuureet ja perusyksiköt

>> Aika - sekunti (s) 

Määritelmä: sekunti on 9 192 631 770 kertaa sellaisen värähtelyn jaksonaika, joka vastaa cesium 133-atomin siirtymää perustilan ylihienorakenteen energiatasojen välillä.

>> Massa - kilogramma (kg) 

Määritelmä: Kilogramma määritellään kansainvälisen prototyypin avulla, jota säilytetään Sèvresissä, Ranskassa lähellä Pariisia. Prototyyppi on iridiumin ja platinan seoksesta tehty sylinteri, jonka korkeus ja läpimitta ovat 39 millimetriä.

>> Termodynaaminen lämpötila - kelvin (K)

Määritelmä: Kelvin on 1/273,16 veden kolmoispisteen termodynaamisesta lämpötilasta (CGPM 1967). Veden isotooppikoostumus tulee olla seuraava (CGPM 2005): 0.000 155 76 moolia 2H jokaista moolia 1H kohti, 0. 000 379 9 moolia 17O jokaista 16O moolia kohti sekä 0.002 005 2 moolia 18O jokaista 16O moolia kohti.

>> Pituus - metri (m) 

Määritelmä: Metri on matka, jonka valo kulkee tyhjössä 1/299 792 458 sekunnissa. Tämä määritelmä kiinnittää metrin luonnonvakioon, valon nopeuteen tyhjössä.

>> Valovoima - kandela (cd)

Määritelmä: Yksi kandela on sellaisen valonlähteen valovoima, joka lähettää tiettyyn suuntaan monokromaattista taajuudeltaan 540 x 1012 hertsin valosäteilyä 1/683 watin säteilyteholla steradiaania kohden. Yksi kandela vastaa suurin piirtein tavallisen kynttilän (lat. candela) kirkkautta.

>> Sähkövirta - ampeeri (A)    

Määritelmä: Ampeeri määritellään sellaiseksi ajallisesti muuttumattomaksi sähkövirraksi, joka kulkiessaan kahdessa suorassa yhdensuuntaisessa, äärettömän pitkässä ja poikkipinnaltaan mitättömässä pyöreässä johtimessa, jotka ovat 1 metrin etäisyydellä toisistaan tyhjiössä, aikaansaa johtimien välillä 2·10-7 N voiman johtimen metriä kohti.

>> Ainemäärä - mooli (mol)

Määritelmä: Mooli on sellaisen systeemin ainemäärä, joka sisältää yhtä monta perusosasta kuin 0,012 kilogrammassa hiili 12:ta on atomeja. Moolia käytettäessä perusosaset on yksilöitävä, ja ne voivat olla atomeja, molekyylejä, ioneja, elektroneja, muita hiukkasia tai sellaisten hiukkasten määriteltyjä ryhmiä. (14. CGPM 1971). Määritelmä kiinnittää hiiliatomin massan

Vai onko sittenkään?

Virallisesti mittausta ei voida hyväksyä, vaikka se onkin tarkka ja varma. Viralliset säämittaukset nimittäin tehdään vain standardilaitteilla, ja aina 1,25–2 metrin korkeudelta maanpinnasta. Satelliittidataa ei voi standardoida.

Satelliitti ei mittaa kohteen lämpötilaa, vaan siitä tulevaa säteilyä. Kapeilla aallonpituuskaistoilla pystytään tarkentamaan joko suoraan lumen- tai maanpinnasta tulevaan säteilyyn, tai vähän tuunaamalla skannaamaan yllä olevan ilmamassan lämpöprofiilia. Tämä data sitten käännetään matemaattisesti lämpötilaksi.

Tuloksiin vaikuttavat kuitenkin monet asiat. Ilman pienhiukkaset, tuulet, vesihöyryn määrä ja kaasun koostumus. Ikinä ei voi tietää tarkalleen miltä korkeudelta mittaustulos on peräisin. Satelliittimittauksilla ei vain kyetä samaan systemaattiseen tarkkuuteen kuin mittauspisteillä.

Maapallon kylmyysennätys on siis virallisesti yhä vuonna 1983 mitattu Antarktiksen Vostok-aseman 89,2 pakkasastetta. Se on sitten kokonaan toinen juttu, onko tällä parin asteen erolla oikeasti mitään väliä.

Paukkupakkasia Suomessa

Suomen virallinen pakkasennätys on -51,5°C. Huima pakkanen mitattiin Kittilän Pokassa tammikuussa 1999.

Urbaani (tai oikeastaan maaseutu-)legenda kyllä kertoo, että ainakin Sallan Naruskassa on joskus ollut pari astetta tuota kylmempää. Oli miten oli, mikään mittauspiste ei varmasti ikinä ole se kaikkein kylmin paikka. Kilometrin päässä voi jo olla pari astetta lisää. Arvioidaan siis liberaalisti, että Suomessa voi pakkasta olla enimmillään 53–54 astetta.

Suomi on Golf-virrasta huolimatta Pohjolan kylmimpiä paikkoja. Mannerilmastosta alkaa jo vaikuttaa meillä. Venäjältä, etenkin Uralin tuolta puolen, löytyy tunnetusti kuitenkin paljon kylmempääkin. Kaikista planeetan pysyvästi asutetuista paikoista äärimmäisintä on ollut Verhojanskissa. Lähes -70 astetta. Se on paljon.