Meter

Einheit
Norm	SI-Einheitensystem
Einheitenname	Meter
Einheitenzeichen	m
Beschriebene Größe(n)	Länge, Breite, Tiefe Höhe; Dicke, Schichtdicke; Radius, Abstand; Durchmesser
Größensymbol(e)	l, s, b, h, d, r etc.
Dimensionsname	Länge
Dimensionssymbol	L
In SI-Einheiten	SI-Basiseinheit
In CGS-Einheiten	1 m = 102 cm
In Planck-Einheiten	1 m = 6,3·1034
Benannt nach	altgriechisch μέτρον métron ‚Maß‘, ‚Werkzeug zum Messen‘, ‚Länge‘[1]

Der oder das^[2] Meter (von altgriechisch μέτρον métron ‚Maß‘, ‚Werkzeug zum Messen‘, ‚Länge‘)^[1] ist eine Längenmaßeinheit im Internationalen Einheitensystem und die SI-Basiseinheit der Länge.

Das Einheitenzeichen des Meters ist der kleine Buchstabe „m“. Für dezimale Vielfache und Teile davon gelten die internationalen Vorsätze für Maßeinheiten.

Der Meter ist die Basiseinheit für das Metrische Einheitensystem.

Geschichte

Definitionsgeschichte

Die Längeneinheit Meter ist seit Ende des 18. Jahrhunderts in Gebrauch. Der Ursprung dieser Längeneinheit ist der Beschluss der französischen Nationalversammlung, ein einheitliches Längenmaß zu definieren.

Der heutigen Definition des Meters gingen einige Vorschläge für die Definition einer Längeneinheit voraus, die anders als traditionelle Einheiten nicht von der Länge menschlicher Gliedmaßen abgeleitet war. So schlug der Abt Jean Picard 1668 als Längeneinheit das Sekundenpendel vor – also die Länge eines Pendels, das eine halbe Periodendauer von einer Sekunde hat. Im Schwerefeld von Europa hätte ein solches Pendel die Länge von etwa 0,994 m und käme der heutigen Definition eines Meters ziemlich nahe. Der Begriff Meter für diese Längeneinheit wurde bereits 1675 von Tito Livio Burattini verwendet. Er bezeichnete die Länge des Sekundenpendels als Metro Cattolico (allgemeines Maß; „Cattolico“ hier von altgriechisch καθολικός katholikós ‚das Ganze betreffend‘, ‚allgemein‘).^[1]

Internationaler Meterprototyp, Standardbarren aus Platin-Iridium, der Standard bis 1960 (NIST)

Maßgebend für eine internationale Längeneinheit wurde jedoch nicht das Sekundenpendel, sondern die Erdfigur. 1735 entsandte die Pariser Akademie zwei Expeditionen zur Gradmessung nach Peru und Lappland, um die genauen Abmessungen der Erde festzustellen. Im Jahr 1793 setzte der französische Nationalkonvent – neben einem neuen Kalender – auch ein neues Längenmaß fest: Der Meter sollte den 10-millionsten Teil des Erdquadranten auf dem Meridian von Paris betragen – also den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Pol zum Äquator. Ein Prototyp dieses Meters wurde 1795 in Messing gegossen. Er erwies sich später als außerordentlich genau – gemessen am gesteckten Ziel war er nur 0,013 % oder 0,13 Millimeter zu lang.

Zwischen 1792 und 1799 bestimmten Delambre und Méchain die Länge des Meridianbogens zwischen Dünkirchen und Barcelona. Aus einer Kombination mit den Peru-Lappland-Resultaten ergab sich ein neuer Wert, der 1799 für verbindlich erklärt und als ein Platinstab, das Urmeter realisiert wurde. Im 19. Jahrhundert kamen allerdings genauere Vermessungen der Erde zum Ergebnis, dass das Urmeter etwa 0,02 % zu kurz geraten war. Dennoch wurde an dem 1799 definierten Meter festgehalten – mit dem Ergebnis, dass der Erdmeridianquadrant nicht 10.000, sondern 10.001,966 km lang ist. Diese Länge gilt jedoch nur für den Meridian Paris. Andere Meridiane haben andere Längen. Ein Nebeneffekt war, dass man erkannte, dass die Erde keine exakte Kugel ist, sondern eine unregelmäßige Form hat. Die Erde hatte sich damit als ungeeignet zur Definition des Meters erwiesen. Bis 1960 war deshalb das Meter als die Länge eines konkreten Gegenstands festgesetzt - des Urmeters, bzw., seit 1889, des Internationalen Meterprototyps (siehe unten). Alle späteren Definitionen hatten das Ziel, dieser Länge möglichst genau zu entsprechen.

1889 wurde vom BIPM der internationale Meterprototyp eingeführt; es ist ein Stab mit kreuzförmigem Querschnitt aus einer Platin-Iridium-Legierung im Verhältnis 90:10. Die Länge des Meters wurde festgelegt als der Abstand der Mittelstriche zweier Strichgruppen bei einer Temperatur von 0 °C. Kopien dieses Meterprototyps wurden an die Eichinstitute in vielen Ländern vergeben.

Obgleich bei der Herstellung des Meterprototyps größter Wert auf Haltbarkeit und Unveränderbarkeit gelegt worden war, war doch klar, dass er grundsätzlich vergänglich ist. Auch gab es keine einfache Möglichkeit, die Übereinstimmung der verwendeten Längeneinheit mit dem Urmeter in einem beliebigen physikalischen Labor sofort zu überprüfen.

Um dem Abhilfe zu schaffen, wurde 1960 festgelegt: Ein Meter ist 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. Das Verständnis dieser Definition setzt lediglich Kenntnisse in Atomphysik voraus. Sind diese und die nötige Ausrüstung vorhanden, so kann die Länge von einem Meter an jedem beliebigen Ort reproduziert werden. Statt auf der aufzubewahrenden Maßverkörperung, dem Urmeter, beruht die Definition des Meters seitdem auf einer Messvorschrift. Der Zahlenwert (1.650.763,73) wurde dabei so gewählt, dass das Ergebnis dem bis 1960 gültigen Meter mit denkbar größter Genauigkeit entspricht.

Nachdem die Definition der Sekunde (SI-Einheit der Zeit) als atomares Zeitnormal gelang und da die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c₀) eine Naturkonstante ist, ging man auf der 17. Generalkonferenz für Maße und Gewichte (kurz CGPM) am 20. Oktober 1983^[3] einen neuen Weg. Man legte die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum auf 299.792.458 m/s fest und definierte demzufolge ein Meter als „die Strecke, die das Licht im Vakuum in einer Zeit von 1 / 299.792.458 Sekunde zurücklegt“.

Die Festlegung von c₀ auf diesen Wert wurde schon acht Jahre früher – nämlich auf der 15. CGPM 1975 – empfohlen.^[4] Davor betrug der (nach CODATA 1973) allgemein empfohlene Schätzwert c₀ = 299.792.458,0 (±1,2) m/s und war demnach mit einer Unsicherheit von 4·10^–9 behaftet.^[5] Der Schätzwert der Länge, die das Licht im Vakuum in einer Sekunde zurücklegt, wurde auf ganze Meter gerundet und fixiert. Durch die Definition des Meters über die Sekunde 1983 wurde die Lichtgeschwindigkeit nun zu einer Konstante, die festgelegt ist und nicht mehr durch eine Messung genauer bestimmt werden kann.

Einführung in Deutschland

Der Norddeutsche Bund beschloss am 17. August 1868 zum 1. Januar 1872 die Einführung des französischen Metersystems und 1875 gehörte Deutschland zu den zwölf Gründungsmitgliedern der Internationalen Meterkonvention. 1889 erhielten die damals 27 beteiligten Staaten jeweils eine von dreißig offiziellen Kopien des Prototypen von 1889. Das Deutsche Reich bekam − durch Los entschieden − die Kopie Nummer 18. Da bereits 1870 das Königreich Bayern, noch vor der Reichsgründung 1871, als eigenständiges Mitglied beigetreten war, nahm es auch an der Verlosung teil und erhielt die Kopie Nr. 7. Während des Dritten Reiches musste Bayern sein Exemplar an die Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) in Berlin-Charlottenburg abgeben. Weil die meisten PTR-Laboratorien 1943 von Berlin vor allem nach Weida in Thüringen verlagert worden waren, blieben auch beide Kopien zwischen 1949 und 1990 im Besitz der DDR. Da die Bundesrepublik Deutschland nun ohne eine Kopie des Prototyps dastand, erwarb sie 1954 die Kopie Nr. 23 von Belgien, das auch zwei Kopien erhalten hatte. Alle drei Exemplare befinden sich heute in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig.

Dezimale Vielfache

Bezeichnung	Einheit	Faktor	Vielfaches	Anmerkung
Yottameter	Ym	1024-0
Zettameter	Zm	1021-0
Exameter	Em	1018-0
Petameter	Pm	1015-0
Terameter	Tm	1012-0
Gigameter	Gm	109-0	1.000.000 km
Megameter	Mm	106-0	1.000 km	gebräuchlich in der Ozeanologie
Myriameter		104-0	10 km	veraltet, siehe Myriameterstein
Kilometer	km	103-0	1.000 m
Hektometer	hm	102-0	100 m	Vor allem verwendet bei Artillerie und Marine
Dekameter	dam	101-0	10 m	Anfang des 20. Jahrhunderts findet sich die Bezeichnung „Kette“ als Synonym für Dekameter.
Meter	m	100		Grundmaß
Dezimeter	dm	10-1	10 cm
Zentimeter	cm	10-2	10 mm
Millimeter	mm	10-3	1.000 µm	10 Millimeter sind 1 Zentimeter.
Mikrometer	µm	10-60	0,001 mm	Veraltete Bezeichnung: Mikron.
Nanometer	nm	10-90		Entspricht einem Milliardstel Meter (einem Millionstel Millimeter).
Ångström	Å	10-10	100 pm	gebräuchlich in der Atomphysik und in der Kristallographie
Pikometer	pm	10-12		Entspricht einem Billionstel Meter (einem Milliardstel Millimeter).
Femtometer	fm	10-15		Unter der veralteten Bezeichnung Fermi in der Kernphysik und in der Teilchenphysik gebräuchlich.
Attometer	am	10-18
Zeptometer	zm	10-21
Yoctometer	ym	10-24

Literatur

• Johannes Hoppe-Blank: Vom metrischen System zum Internationalen Einheitensystem. Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig 1975 (Bericht PTB-ATWD-5).
• Schütze, Engler, Weber: Lehrbuch Vermessung-Grundwissen, 2. Auflage, Weber-Verlags GbR 2007, Dresden. ISBN 978-3-936203-07-3
• Film "Die Jagd nach dem Urmeter", Doku Dtl./Frankreich, 52 min., vom 7. August 2010 auf arte

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c} Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.
2. ↑ In der Schweiz nur der Meter; nach DIN-Norm DIN 1301-1:2002-10 nur das Meter
3. ↑ „New York Times” vom 1. November 1983
4. ↑ Recommended value for the speed of light. Resolution 2 of the 15th meeting of the CGPM (1975). (abgerufen am 11. Februar 1975)
5. ↑ J. Terrien: International Agreement on the Value of the Velocity of Light. In: Metrologia. Band 10, Nummer 1, 1974, S. 9, doi:10.1088/0026-1394/10/1/003.

Siehe auch

• Metrisches Einheitensystem
• Vorsätze für Maßeinheiten
• Größenordnung (Länge)

Weblinks

 Wiktionary: Meter – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Wikisource: Gesetz, betreffend die Abänderung der Maaß- und Gewichtsordnung. Vom 11. Juli 1884 (Deutsches Reich) – Quellen und Volltexte

 Commons: Metre – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Das Meter – Artikel zur Definition und Realisierung, bei der PTB
• Urmeter, (Seite für einige Zeit)
• The BIPM and the evolution of the definition of the metre

SI-Basiseinheiten

Meter | Kilogramm | Sekunde | Ampere | Kelvin | Mol | Candela