Meter

20. Oktober 2008 11:21; Akt: 20.10.2008 11:39 Print

Wie der Meter genau einen Meter lang wurde

Ein Meter ist hundert Zentimeter, so viel ist klar. Doch erst vor 25 Jahren wurde die bis jetzt gültige Definition der grundlegenden Längeneinheit festgelegt.

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Ein Meter ist ein Meter ist ein Meter: Aber wie lange ist das jetzt genau?

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Gemäss der am 20. Oktober 1983 durch die 17. Generalkonferenz für Masse und Gewichte festgelegten Definition ist ein Meter «die Strecke, die das Licht im Vakuum in einer Zeit von 1 / 299 792 458 Sekunde zurücklegt». Die Sekunde wiederum ist — für jene, die es interessiert und die es verstehen — definiert als «das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung».

Von der Elle zum Erdquadranten

Die heutige Meter-Definition beruht also auf einer Zeitmessung; dieses Vorgehen hat indes erst Sinn, seit die Sekunde in der oben erwähnten Präzision festgeschrieben ist.

Ursprünglich war der Meter natürlich ganz anders definiert. Seine Erfindung verdankte sich dem mit der modernen Zeit entstandenen Bedürfnis, universelle Messeinheiten zu definieren, die nicht mehr wie zuvor von Körpermassen abgeleitet waren (wie Elle oder Fuss).

Schon 1668 hatte der Abt Jean Picard das Sekundenpendel als Längeneinheit vorgeschlagen. Die Länge eines Pendels, das eine halbe Periodendauer von einer Sekunde hat, kommt dabei mit 0,994 m dem modernen Meter erstaunlich nahe. Über hundert Jahre später setzte sich aber ein anderes Bezugssystem durch: die Erde selber. 1793, mitten in der Umbruchszeit der Französischen Revolution, legte der französische Nationalkonvent das neue Längenmass fest, das als Bruchteil des Erdumfangs definiert wurde: der Meter war geboren. In dieser Definition sollte er den zehnmillionsten Teil des Erdquadranten (der Entfernung vom Pol zum Äquator) auf dem Meridian von Paris betragen. Zwei Jahre später wurde die so definierte Länge in Messing gegossen. Dieser erste Meter war enorm genau; er wich von der tatsächlichen Länge des Erdquadranten nur um die Winzigkeit von 0,013% ab. Das entspricht 0,13 Millimeter.

Ur-Meter in Platin

Kurz darauf wurde aufgrund neuer Messungen ein neuer Wert für verbindlich erklärt. Diesen Ur-Meter goss man in Platin und bewahrte ihn in Paris auf. Leider brachten spätere, präzisere Vermessungen der Erde ans Licht, dass dieser Meter etwas zu kurz geraten war; um 0,02% nämlich. Da man aber den einmal definierten Meter beibehielt, ist nun eben der Erdmeridianquadrant nicht genau 10 000, sondern 10 001,966 km lang.

Bis 1960 war der Meter also als konkrete Länge eines einzigen Gegenstandes definiert — eben des Ur-Meters aus Platin in Paris. Dieses Vorgehen wies einen entscheidenden Mangel auf: Welches Material man auch für diesen Prototypen verwendet, er ist und bleibt prinzipiell vergänglich. Zudem ist es in der Praxis sehr mühsam, wenn beispielsweise in einem Labor in Neuseeland eine bestimmte Länge mit jener des Ur-Meters in Paris verglichen werden sollte.

Abstrakte Atomphysik

Daher verwarf man 1960 den Ur-Meter und definierte die grundlegende Längeneinheit neu: Von nun an war ein Meter «das 1 650 763,73-fache der Wellenlänge der von Atomen des Nuklids 86Kr beim Übergang vom Zustand 5d5 zum Zustand 2p10 ausgesandten, sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung». So kompliziert die Definition auch klingen mag, sie hat doch ihre Vorzüge: Zum einen kommt sie der Länge des Ur-Meters extrem nahe, und zum andern konnte von nun an die Länge des Meters in jedem beliebigen, mit entsprechender Ausrüstung ausgestatteten Labor exakt bestimmt werden.

Diese Definition blieb bis 1983 in Kraft; danach wurde sie durch die eingangs erwähnte, noch präzisere Definition abgelöst, die den Meter durch eine Zeitmessung bestimmt.

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