Meter

Der oder das Meter (von griechisch: μέτρον (metron), Maß, -messer; in der Schweiz nur der Meter; nach DIN 1301-1:2002-10 nur das Meter) ist die SI-Basiseinheit der Länge. Das Einheitenzeichen des Meters lautet „m“. In Meter gemessene Größen sind „Länge“ (Formelzeichen: l ), „Strecke“ (s), „Wellenlänge“ (λ) und einige andere (siehe Tabelle rechts).

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Aktuelle Definition

Das Meter ist seit 1983 (durch die 17. CGPM) definiert als die Strecke, die das Licht im Vakuum in einer Zeit von 1 / 299 792 458 Sekunden zurücklegt. Statt auf einer aufzubewahrenden Maßverkörperung („Prototyp“ wie beim Kilogramm) beruht die Definition des Meter auf einer Zeitmessung. Dies erfolgte, weil die Definition der Sekunde (SI-Einheit der Zeit) als atomares Zeitnormal gelang, somit beide Einheiten unabhängig von verkörperten Maßen bestimmt werden können und sich damit die Realisierungsgenauigkeit des Meters verbessern lässt.

Exakte Festlegung der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit

Eine Folge dieser Definition ist, dass die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit c₀ nun einen exakten Wert in SI-Einheiten aufweist; somit sind experimentelle Ermittlungen von c₀ in SI-Einheiten nicht mehr sinnvoll. Der seit der Neudefinition des Meter 1983 festgelegte Wert beträgt exakt 299 792 458 m/s. Die Festlegung von c₀ auf diesen Wert wurde schon 8 Jahre früher, nämlich auf der 15. CGPM 1975, empfohlen. Davor betrug der (nach CODATA 1973) allgemein empfohlene Schätzwert c₀ = 299 792 458,0 (1,2) m/s und war demnach mit einer relativen Standardabweichung von 4 × 10⁻⁹ behaftet. Der Schätzwert der Länge, die das Licht im Vakuum in einer Sekunde zurücklegt, wurde auf ganze Meter gerundet und fixiert. Ähnlich wurde 1948 bei der Definition des Ampere vorgegangen, die eine exakte Festlegung der magnetischen Feldkonstante beinhaltet. Möglicherweise ist künftig auch für weitere Naturkonstanten bzw. Basiseinheiten mit einer solchen Vorgehensweise zu rechnen.

Frühere Meter-Definitionen

Der Definition des Meters gingen einige Vorschläge voraus, eine universelle Längeneinheit zu definieren, die nicht – wie damals oft üblich – von den Abmessungen der Gliedmaßen des jeweiligen Herrschers abgeleitet war. So schlug der Abt Jean Picard 1668 als Längeneinheit das Sekundenpendel vor – also die Länge jenes Pendels, das eine halbe Periodendauer von einer Sekunde hat. Im Schwerefeld von Europa hätte ein solches Pendel die Länge von 0,994 m und käme damit 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 (katholischer Meter – vom griechischen καθολικος (katholikos) abstammend, was bedeutet: das Ganze betreffend, allgemeingültig).

Die entscheidenden Schritte für eine internationale Längeneinheit setzte die Pariser Akademie im Laufe des 18. Jahrhunderts. Sie entsandte um 1735 zwei Expeditionen zur Gradmessung nach Peru und Lappland, um die genaue Erdfigur festzustellen. Im Jahr 1793 wurde der Meter dann als der 10-millionste Teil des Erdquadranten auf dem Meridian von Paris festgelegt – also auf den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Pol zum Äquator – was auf immerhin 0,02 % genau gelang. Ein Prototyp dieses Meters wurde 1795 in Messing gegossen, und schließlich 1799 als Urmeter in einer Legierung der Edelmetalle Platin und Iridium. Zur Bestimmung der Länge des Urmeters dienten die Ergebnisse der von Delambre und Méchain zwischen 1792 und 1799 vorgenommenen Vermessung des Meridianbogens zwischen Dünkirchen und Barcelona, kombiniert mit den Peru-Lappland-Resultaten. Im 19. Jahrhundert kamen allerdings genauere Vermessungen der Erde zum Ergebnis, dass das Urmeter ein wenig zu kurz geraten war (0,001 m), dennoch wurde die etablierte Meterdefinition beibehalten.

1889 wurde vom inzwischen gegründeten BIPM ein neuer Standard eingeführt. Dazu wurde der internationale Meterprototyp angefertigt, ein Stab mit kreuzförmigem Querschnitt aus einer Platin-Iridium-Legierung im Verhältnis 90:10, und ein Meter wurde festgelegt als der Abstand der Mittelstriche zweier Strichgruppen bei einer Temperatur von 0° C. Damit richtete sich das Meter nicht mehr nach der Vermessung der Erde, sondern entsprach der Länge eines konkreten Gegenstands. Kopien dieses Meterprototyps wurden an die Eichinstitute in vielen Ländern vergeben.

Obgleich bei der Herstellung des Urmeters 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 1.650.763,73fache der Wellenlänge der von Atomen des Nuklids 86Kr beim Übergang vom Zustand 5ds zum Zustand 2p10 ausgesandten, sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung. Das Verständnis dieser Definition setzt Kenntnis in Atomphysik voraus. Sind diese – und die nötige Ausrüstung – vorhanden, so konnte die Länge von einem Meter damit aber an jeder beliebigen Stelle des Weltalls reproduziert werden. Der Zahlenwert (1.650.763,73) wurde dabei so gewählt, dass das Ergebnis dem bis 1960 gültigen Urmeter mit denkbar größter Genauigkeit entsprach.

Seit 1983 gilt stattdessen die oben genannte Definition.

Dezimale Vielfache und Teile des Meters

Siehe auch Vorsätze für Maßeinheiten.

Gebräuchliche

Kilometer

Ein Kilometer (Einheitenzeichen: km) entspricht 1.000 Metern: 1 km = 10³ m.

Dezimeter

Ein Dezimeter (Einheitenzeichen: dm) entspricht dem Zehntel eines Meters oder 0,1 m.

Zentimeter

Ein Zentimeter (veraltet auch Centimeter, Einheitenzeichen: cm) entspricht dem Hundertstel eines Meter: 1 cm = 10⁻² m oder 0,01 m. Ein Zentimeter entspricht ebenfalls dem Zehntel eines Dezimeter: 1 cm = 0,1 dm. (Bzw.: 1 cm = 10 mm.)

Der Zentimeter ist die cgs-Einheit der Länge. Siehe auch: inch  

Millimeter

Ein Millimeter (Einheitenzeichen: mm) entspricht dem Tausendstel eines Meter: 1 mm = 10⁻³ m oder 0,001 m.

Mikrometer

Ein Mikrometer (veraltet auch Mikron, oder My nach dem griechischen Buchstaben µ, Einheitenzeichen: µm) entspricht dem Millionstel eines Meter: 1 µm = 10⁻⁶ m = 0,000 001 m. Oder 1 µm = 10⁻³ mm, also ein Tausendstel Millimeter.

My bezeichnet darüber hinaus im umgangssprachlichen Gebrauch oft kleinste Längen, die gerade noch erkennbar sind (Menschenhaardurchmesser (Kinderflaum) 40 µm, Auflösung Auge: ca. 100 µm.

Die Messschraube, ein Längenmessgerät, wird wegen ihrer Genauigkeit oft Mikrometerschraube oder auch Mikrometer genannt.

Nanometer

Ein Nanometer (Einheitenzeichen: nm) entspricht dem Milliardstel eines Meter: 1 nm = 10⁻⁹ m. Oder 1 nm = 10⁻⁶ mm, also ein Millionstel Millimeter.

Ein Nanometer entspricht in einem Stück Metall ungefähr einer Strecke von vier benachbarten Atomen. Die kleinsten mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop erkennbaren Strukturen sind etwa 200–500 nm groß. Zur Untersuchung von Strukturen unterhalb dieser Größe verwendet man zumeist Rasterelektronenmikroskope, Rastertunnelmikroskope oder Rasterkraftmikroskope. Mit der STED-Mikroskopie sind mittlerweile auch Auflösung bis hin zu 20 nm erreicht worden.

Siehe auch: Nanotechnologie

Pikometer

Ein Pikometer (veraltet auch Picometer) hat das Einheitenzeichen pm und ist das Billionstel eines Meter: 1 pm = 10⁻¹² m.

Das Pikometer ist geeignet zur Angabe von Längen im Größenbereich von Atomen. Das Wasserstoffatom als kleinste atomare Einheit hat einen Atomradius von 37 pm. Große Atome haben Radien von über 200 pm. Auch die Bindungslänge zwischen Atomen wird häufig in Pikometer angegeben. Hierzu hat sich für 100 pm die Einheit Ångström eingebürgert.

Zudem gibt man die Wellenlänge von Gammastrahlung in pm an.

Femtometer

  Ein Femtometer (Einheitenzeichen: fm) ist das Billiardstel eines Meter und ein Billionstel von einem Millimeter: 1 fm = 10⁻¹⁵ m.

Der Femtometer wird in der Atom- und Kernphysik auch als Fermi bezeichnet; seine Verwendung führt zu übersichtlichen Zahlenwerten bei der Angabe von Atomkern-Durchmessern, die in der Größenordnung von 10 fm liegen. Protonen und Neutronen haben einen Durchmesser von etwa 1,6 fm. Das Fermi ist in Deutschland keine gesetzliche Einheit im Messwesen.

Wenig gebrauchte Einheiten

Dekameter

Ein Dekameter (Einheitenzeichen: dam) sind 10 Meter. Gebräuchlich in der Meteorologie für Höhenangaben, namensgebend für Dekameterwellen.

Hektometer

Ein Hektometer (Einheitenzeichen: hm) sind 100 Meter. Waffenreichweiten (Schussweite) im Artilleriewesen werden oft in Hektometer angegeben. Die Abteilungszeichen der Eisenbahn werden auch Hektometertafeln bzw. -steine genannt.

Myriameter

Ein Myriameter sind 10 000 Meter oder 10 km. Die Einheit wurde zum Beispiel im sächsischen Eisenbahnbau und zur Kilometrierung des Rheins verwendet. Sowohl am Rhein wie etwa auch an der inzwischen stillgelegten Trasse der Windbergbahn finden sich noch Myriametersteine. In Deutschland war das Myriameter niemals eine gesetzliche Einheit, in Frankreich war der Vorsatz myria bis ca. 1960 genormt.

Ångström

Ein Ångström sind 10⁻¹⁰ m oder 100 pm. Die Einheit wird noch häufig in der Kristallografie gebraucht, ist jedoch in Deutschland keine gesetzliche Einheit im Messwesen.

Siehe auch

• -metrie
• -meter
• Metrik
• Meterstab
• Maßeinheiten
• Längenmaß
• Endmaß
• Metrisches Systembe-x-old:Метр