Mètre

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Modèle:Voir homonymes Modèle:Infobox Unité Le mètre, de symbole m (sans point abréviatif), est l'unité de longueur du Système international (SI). C'est l'une de ses sept unités de base, à partir desquelles sont construites les unités dérivées (les unités SI de toutes les autres grandeurs physiques).

Première unité de mesure du système métrique initial, le mètre (du grec Modèle:Grec ancien, « mesure »[1]) a d'abord été défini par l'Assemblée nationale française comme la 10 000 000Modèle:E partie d'une moitié de méridien terrestre[alpha 1], puis comme la longueur d'un mètre étalon international, puis comme un multiple d'une certaine longueur d'onde et enfin, depuis 1983, comme « la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide pendant une durée d'un 299 792 458Modèle:E de seconde »[2].

Histoire

Modèle:Article détaillé L'histoire du mètre et du système métrique actuellement utilisés dans tous les échanges scientifiques internationaux constitue en quelque sorte une histoire dans l'histoire générale de la géodésie et de la détermination de la figure de la Terre. L'introduction du mètre et du système métrique fut assurément la conséquence des difficultés que connurent les géodésiens du Modèle:S siècle à disposer en chaque lieu d'un étalon de longueur suffisamment précis et fiable, et facilement reproductible en principe. Le mètre et le système métrique décimal sont sans doute, avec la Déclaration des droits de l'homme, un des plus importants héritages légués par la Révolution française à la postérité.

Au Modèle:S, de nombreux scientifiques envisagent la longueur (entre la fixation et le bas du poids) d'un pendule dont la demi période d'oscillation est d'une seconde comme étalon de longueur. En effet, la métrologie connaît un tournant avec la révolution scientifique. Des mesures de plus en plus précises sont nécessaires et les scientifiques cherchent à s'affranchir des étalons métalliques dont la longueur varie avec la température. Afin de faciliter leurs calculs, ils préfèrent également le système décimal aux différents systèmes complexes de subdivision en usage à l'époque.

Le mot mètre est né de ces premières tentatives de dématérialiser les étalons et vient de l'italien « Modèle:Langue » signifiant en français « mesure universelle ». Il est renoncé au pendule lorsqu'il apparaît que la longueur du pendule change avec la pesanteur, laquelle varie en fonction de la latitude du lieu, en raison de la rotation de la Terre sur elle-même, bien qu'il gardera toujours ce même ordre de grandeur par la suite. Il s'avère, en revanche, que l'étude des variations de la longueur du pendule constitue un moyen complémentaire aux mesures d'arcs de méridien pour déterminer la figure de la Terre.

Avec la Révolution française de 1789 s'affirme le désir d'unifier les mesures et de s'affranchir de l'héritage de la féodalité. Le mètre est adopté et sa définition affinée comme étant la dix-millionième partie de la méridienne passant par Paris et reliant le pôle Nord à l'Équateur. Cette distance est extrapolée à partir de la mesure de l'arc de méridien reliant Dunkerque à Barcelone sur la base d'un aplatissement de 1/334. Un étalon de platine, le mètre des Archives, est produit et conservé à Paris. En 1889, il est remplacé à l'initiative de l'Association géodésique internationale par trente prototypes internationaux distribués à travers le monde. La comparaison de ces étalons de platine iridié entre eux et avec le Mètre des Archives implique le développement d'instruments de mesure spéciaux et la définition d'une échelle de température reproductible.

Les progrès de la science permettent finalement de dématérialiser l'étalon du mètre. Ainsi en 1960, une nouvelle définition basée sur un multiple de la longueur d'onde de la radiation émise lors de la transition entre deux niveaux de l'atome de krypton 86 permet de rendre l'étalon du mètre universellement disponible par des mesures de laboratoire. Cette définition est mise à jour en 1983 en se basant sur la vitesse de la lumière. Depuis, le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de Modèle:Frac de seconde.

Cette définition est reformulée en 2018[3]. Ainsi, depuis le 20 mai 2019, le mètre :Modèle:Citation bloc

La détermination de la longueur du mètre

Le Modèle:Date-, l'Assemblée nationale constituante se prononce pour la création d'un système de mesure stable, uniforme et simple. Le Modèle:Date-, Condorcet met sur pied une commission comprenant, outre lui-même, Jean-Charles de Borda, Coulomb, Joseph Louis de Lagrange, Laplace, Lavoisier et Tillet. La commission étudie trois possibilités de mesure :

  • la longueur du pendule battant la seconde à la latitude de 45°,
  • une fraction du quart du cercle équatorial,
  • une fraction du quart du méridien terrestre.

Elle rend son rapport en Modèle:Date-. La mesure au pendule est abandonnée d'une part à cause des variations de la gravitation terrestre, d'autre part à cause de l'interférence du facteur temps dans la détermination de l’unité de longueur avec le pendule.

Le Modèle:Date-, sur la proposition de Borda Modèle:Incise, une commission chargée de fixer la base de l'unité des mesures est constituée. La commission est composée de Borda, Condorcet, Laplace, Lagrange et Monge. Des appareils de mesure géodésique précis et fiables sont nécessaires comme la règle pour les longueurs et le cercle répétiteur pour les angles, avec une précision d'une seconde d'arc, dont Borda est l'inventeur avec Étienne Lenoir.

La mesure du cercle équatorial n'est pas retenue. C'est la grandeur du quart du méridien terrestre qui servira de base au nouveau système de mesure. Le rapport final sur le choix d’une unité de mesure présenté le Modèle:Date- par Condorcet à l’Académie propose que l’unité de longueur, baptisée « mètre », soit égale à la dix-millionième partie du quart du méridien terrestre. Il propose que l’on ne mesure pas le quart de méridien tout entier, mais seulement sur le Modèle:45e parallèle et au niveau de la mer, l'arc de neuf degrés et demi qui sépare Dunkerque de Barcelone.

Les organismes internationaux

La devise « Conserver la mesure » ​​figurant sur le sceau souligne le rôle de l'organisation dans la préservation des prototypes internationaux. Elle énonçe les principes de neutralité, d'équité et d'impartialité, qui sous-tendent encore aujourd'hui les principes du BIPM[4].

Après que la seconde Conférence générale de l'Association géodésique internationale se soit prononcée pour la création d'un bureau international européen des poids et mesures[5], Napoléon III crée par décret en 1869 une Commission internationale du mètre qui deviendra la Conférence générale des poids et mesure (CGPM) et lance des invitations aux pays étrangers. Vingt-quatre pays répondent favorablement. Cette Commission sera en effet convoquée en 1870 ; mais, forcée par la guerre franco-allemande de suspendre ses séances, elle ne pourra les reprendre utilement qu'en 1872[6]Modèle:,[7].

Le Modèle:Date-, dix-sept états signent à Paris la Convention du Mètre dans le but d'établir une autorité mondiale dans le domaine de la métrologie[4].

Dans ce but, trois structures sont créées. La Convention délègue ainsi à la Conférence générale des poids et mesures (CGPM), au Comité international des poids et mesures (CIPM) et au Bureau international des poids et mesures (BIPM) l'autorité pour agir dans le domaine de la métrologie, en assurant une harmonisation des définitions des différentes unités des grandeurs physiques. Ces travaux mènent à la création en 1960 du Système international d’unités (SI)[8].

La Convention est modifiée en 1921[8]. En 2016, elle regroupait 58 États membres et 41 États associés à la conférence générale, comprenant la majorité des pays industrialisés.

Le Comité international des poids et mesures (CIPM) est composé de dix-huit personnes, chacune issue d'un État membre différent de la Convention. Sa fonction est de promouvoir l'usage d'unités de mesure uniformes et de soumettre des projets de résolution allant en ce sens à la CGPM. Pour ce faire, elle s'appuie sur les travaux de comités consultatifs[8].

La Conférence générale des poids et mesures (CGPM) est formée de délégués des États membres de la convention et se réunit tous les quatre ans en moyenne pour réviser les définitions des unités de base du Système international d’unités (SI) dont le mètre[8].

Le Bureau international des poids et mesures (BIPM), basé au Pavillon de Breteuil à Sèvres non loin de Paris, a pour mission, sous la surveillance du CIPM, d'assurer l'unification mondiale des mesures[8].

De nos jours, la réalisation pratique du mètre est possible en tous lieux, grâce aux horloges atomiques embarquées dans les satellites GPS[9].

En 2025, le cent-cinquantième anniversaire de la Convention du mètre coïncide avec le bicentenaire de la naissance, le 14 avril 1825, à Barcelone, du géodésien espagnol Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero, premier président du Comité international des poids et mesures.

En 1920, Charles-Édouard Guillaume reçoit le prix Nobel de physique[4]. Le 10 novembre 1934, l'Université de Paris décerne au physicien suisse un doctorat honoris causa pour son rôle d'ambassadeur du système métrique. En tant que directeur du Bureau international des poids et mesure, il aura la satisfaction d'assister à l'adhésion à la Convention du mètre de la Russie, du Japon, de la Turquie, de l'Iran, de l'Afganistan, de la Thaïlande, de l'Irak et de la Chine[10]. En effet, en collaboration avec l'Association géodésique internationale créée en vue de mesurer la Terre[11], le Bureau international des poids et mesure devient le centre de référence mondial pour la mesure des bases géodésiques grâce à la découverte de l'invar, un alliage de nickel et de fer ayant un coefficient d'expansion thermique proche de zéro[4].

Le prix Nobel de physique décerné au cinquième directeur du BIPM marque la fin d’une époque durant laquelle la métrologie devient une discipline autonome dotée des moyens nécessaires pour dématérialiser la définition du mètre grâce aux avancées technologiques de la physique quantique[12]Modèle:,[4]. L'autonomisation de la métrologie, qui a quitté le giron de la géodésie depuis plus d'un siècle, soulève la question du transfert du Bureau international des poids et mesures à Genève, près du département de l'Ain, siège du Centre européen de recherche nucléaire[9]Modèle:,[4].

Conversions et repères

Relation avec d'autres unités de mesure

Il existe une relation entre l'unité de mesure (mètre), l'unité de masse (kilogramme), les unités de surface (mètre carré) et les unités de volume (mètre cube et litre, souvent utilisés pour désigner des volumes ou des quantités de liquides) :

Dans certains métiers (archives, terrassement, de constructionModèle:Etc.), on parle de « mètre linéaire » (noté : « ml »). Il s'agit en apparence d'un pléonasme, puisque le mètre désigne précisément une longueur de ligne et que la norme Modèle:Nobr[13] précise qu'on ne doit pas affecter les noms d'unités de qualificatifs qui devraient se rapporter à la grandeur correspondante. Par ailleurs, le symbole ml, mℓ ou mL correspond dans le SI à millilitre, ce qui n'a rien à voir avec une longueur et est une source de confusion. Toutefois, dans ces métiers, l'adjectif « linéaire » est explicité pour signaler la longueur dans une direction utile, c'est-à-dire sans tenir compte des autres dimensions (largeur, hauteur, épaisseur, profondeur, etc.), neutralisées ou réputées connues ; servant à convertir des valeurs linéaires en nombre d'unités (d'une longueur fixe et connue). Par exemple, nombre de tubes, de rouleaux, de baguettes, de profilés, etc. Il permet aussi de préciser que mètre se réfère à une longueur et pas à une surface (voire à un volume) lorsque, dans le jargon de certains métiers, la répétition fait tomber le mot carrés. (Pour les volumes, l'abréviation de mètre cube est généralement cube. Voir Cubage du bois.)

On emploie usuellement pour les gaz le normo mètre cube (noté NmModèle:3), anciennement « mètre cube normal » (noté mModèle:3(n)), qui correspond au volume mesuré en mètres cubes dans des conditions normales de température et de pression. Cette unité n'est pas reconnue par le BIPM. Sa définition varie selon les pays et selon les professions qui l'utilisent.

En fait, et de façon générale, Modèle:Citation (ici le volume). On doit donc dire « volume mesuré en mètres cubes dans les conditions normales de température et de pression », abrégé en « volume normal en mètres cubes ». Tout comme : Modèle:Nobr et non Modèle:Nobr (« tension efficace exprimée en volts » et non « volts efficaces »).

Correspondance avec d'autres unités de longueur

Le mètre correspond à :

Quelques points de repères

Multiples et sous-multiples du mètre

Modèle:Article détaillé

Multiples et sous-multiples du mètre
Facteur Nom préfixé Symbole Nombre en français[alpha 2] Nombre en mètres
10Modèle:Exp quettamètre Qm quintillion 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
10Modèle:Exp ronnamètre Rm quadrilliard 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000
10Modèle:Exp yottamètre Ym quadrillion 1 000 000 000 000 000 000 000 000
10Modèle:Exp zettamètre Zm trilliard 1 000 000 000 000 000 000 000
10Modèle:Exp examètre Em trillion 1 000 000 000 000 000 000
10Modèle:Exp pétamètre Pm billiard 1 000 000 000 000 000
10Modèle:Exp téramètre Tm billion 1 000 000 000 000
10Modèle:Exp gigamètre Gm milliard 1 000 000 000
10Modèle:Exp mégamètre Mm million 1 000 000
10Modèle:Exp kilomètre km mille 1 000
10Modèle:Exp hectomètre hm cent 100
10Modèle:Exp décamètre dam dix 10
10Modèle:Exp mètre m un 1
10Modèle:Exp décimètre dm dixième 0,1
10Modèle:Exp centimètre cm centième 0,01
10Modèle:Exp millimètre mm millième 0,001
10Modèle:-6 micromètre μm millionième Modèle:Nobr
10Modèle:-9 nanomètre nm milliardième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp picomètre pm billionième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp femtomètre fm billiardième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp attomètre am trillionième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp zeptomètre zm trilliardième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp yoctomètre ym quadrillionième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp rontomètre rm quadrilliardième Modèle:Nobr
10Modèle:Exp quectomètre qm quintillionième Modèle:Nobr
Anciens multiples et sous-multiples du mètre
Facteur Nom préfixé Symbole Nombre en français Nombre en mètres
10Modèle:Exp myriamètre[14] mam dix mille 10 000
10Modèle:Exp décimillimètre[15] dmm dix millième Modèle:Unité

Description de multiples

Modèle:Article détaillé De fait, au-delà du milliard de kilomètres on utilise rarement l'unité standard : on lui préfère l'unité astronomique (ua), d'où est déduite l'unité dérivée, le parsec : ceci était nécessaire pour ne pas dénaturer les mesures précises de distance de parallaxe par une réévaluation de l'ua, liée à la valeur de la constante gravitationnelle (G). Cette situation peu œcuménique a été levée par les mesures directes par écho radar sur les planètes.

Modèle:AncreDécamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Cette unité est adaptée au calcul de la superficie d'un terrain, par le biais de l'are, superficie, par exemple, d'un carré d'un décamètre de côté.
Hectomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Cette unité est adaptée au calcul de la superficie d'une terre agricole, par le biais de l'hectare, superficie, par exemple, d'un carré d'un hectomètre de côté.
Kilomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité.
C'est le multiple du mètre le plus fréquemment utilisé pour mesurer les distances terrestres (comme entre les villes). Le long des routes, les bornes kilométriques sont placées tous les kilomètres.
Myriamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Il équivaut à Modèle:Unité. Cette unité est obsolète.
Mégamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
C'est une unité de mesure adaptée pour le diamètre des planètes. La Terre mesure par exemple environ Modèle:Unité de diamètre.
Il équivaut à Modèle:Unité, soit Modèle:Unité.
Gigamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
C'est un multiple du mètre utilisé pour mesurer les distances interplanétaires courtes, par exemple entre une planète et ses satellites naturels. La Lune orbite à Modèle:Unité de la Terre (environ Modèle:Unité).
On peut également s'en servir pour exprimer le diamètre des étoiles (environ Modèle:Unité pour le Soleil).
Une unité astronomique représente approximativement Modèle:Unité.
Il équivaut à Modèle:Nobr de kilomètres, soit Modèle:Unité.
Téramètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
C'est un multiple du mètre utilisé pour mesurer les grandes distances interplanétaires. Par exemple la planète naine Pluton orbite à une moyenne de Modèle:Unité du Soleil.
Il équivaut à Modèle:Nobr de kilomètres, soit Modèle:Unité.
Modèle:AncrePétamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Une année-lumière vaut environ Modèle:Unité
Proxima Centauri, l'étoile la plus proche, est située à environ Modèle:Unité du Soleil.
C'est une bonne unité de mesure de la taille des nébuleuses.
Modèle:AncreExamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un examètre représente environ Modèle:Unité.
Un amas globulaire mesure environ un examètre de diamètre.
C'est une distance interstellaire typique dans la périphérie galactique.
Zettamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un zettamètre représente environ Modèle:Unité.
La Voie lactée (notre galaxie) mesure à peu près cette taille, une vingtaine de zettamètres la sépare de la galaxie d'Andromède.
Yottamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un yottamètre représente environ Modèle:Nobr d'années-lumière.
C'est une bonne unité de mesure des distances entre galaxies lointaines ou pour la taille des superamas.
Les objets les plus lointains de l'Univers sont situés à environ Modèle:Unité. Z8 GND 5296, découverte en 2013, serait la galaxie la plus éloignée de la nôtre[16] et la plus vieille actuellement connue. En effet, elle se situe à Modèle:Nobr d'années-lumière soit environ Modèle:Unité.
Ronnamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un ronnamètre représente environ Modèle:Nobr d'années-lumière.
Le diamètre de l'Univers observable est estimé à Modèle:Unité.
Quettamètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un quettamètre représente environ Modèle:Nombre d'années-lumière, soit Modèle:Nombre de fois le diamètre de l'Univers observable (Modèle:Unité).

Description des sous-multiples

Modèle:Article détaillé

Décimètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Au cours du Modèle:S-, la règle graduée standard des écoliers était le double-décimètre (Modèle:Unité = Modèle:Unité) et les programmes scolaires se référaient à cette appellation.
Centimètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Le centimètre est une des unités de base du système CGS.
Millimètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Une représentation graphique manuelle précise nécessite l'utilisation de papier millimétré.
Décimillimètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Cette unité est obsolète.
Micromètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Le micromètre était autrefois appelé « micron » (symbole : µ). L'utilisation du terme « micron » a été bannie par la Modèle:13e en 1968.
Cette unité est utilisée pour exprimer la taille des cellules.
Nanomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Le nanomètre est utilisé pour mesurer les longueurs d'onde plus courtes que celle de l'infrarouge (visible, ultraviolet et rayons X) et la finesse de gravure d'un microprocesseur. La limite théorique qui fait la frontière entre la micro-électronique et la nanoélectronique est une finesse de gravure de Modèle:Unité. Les rayons atomiques varient entre Modèle:Unité/2.
Le nanomètre est aussi l'unité de mesure traditionnelle de la rugosité, contrôle de l'état de surface (métrologie dimensionnelle)
Les virus mesurent quelques dizaines ou centaines de nanomètres.
Picomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Cette unité est de plus en plus utilisée pour mesurer les longueurs des liaisons atomiques à la place de l'ångström. Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Femtomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Le femtomètre fut d'abord nommé « fermi » en l'honneur du physicien italien Enrico Fermi (le fermi comme tel ne fait pas partie du Système international).
Le femtomètre est fréquemment utilisé pour mesurer le diamètre d'un noyau atomique. Le diamètre d'un noyau atomique peut aller jusqu'à Modèle:Unité.
Attomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
La taille maximale d'un quark est estimée à un attomètre.
Zeptomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Cette unité a un intérêt croissant au sein de la communauté scientifique. En effet, le domaine de l'infiniment petit étant en plein essor, des unités de plus en plus petites sont utilisées, par exemple dans le cadre de l'étude des particules.
Yoctomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un yoctomètre est Modèle:Nobr de fois supérieur à la longueur de Planck P = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Rontomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un rontomètre est Modèle:Nobr de fois supérieur à la longueur de Planck (Modèle:Unité).
Quectomètre
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Un quectomètre est Modèle:Nombre supérieur à la longueur de Planck (Modèle:Unité).

Multiples sans préfixes

Ångström
Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité.
Cette unité de mesure, qui ne fait pas partie du Système international, est anciennement utilisée pour mesurer les rayons atomiques.

Notes et références

Notes

Modèle:Références Modèle:Références

Références

Modèle:Références

Annexes

Modèle:Autres projets

Articles connexes

Modèle:Colonnes

Bibliographie

Liens externes

Bases de données et dictionnaires

Modèle:Liens


Modèle:Palette Modèle:Portail

  1. Modèle:CNRTL.
  2. « Résolution 1 de la Modèle:17e de la CGPM (1983) – Définition du mètre », sur le site du Bureau international des poids et mesures, bipm.org. ; version Modèle:Pdf, Modèle:P..
  3. Modèle:Lien web.
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 et 4,5 Modèle:Lien web
  5. Modèle:Ouvrage. p. 22
  6. Modèle:Article.
  7. Modèle:Ouvrage
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 et 8,4 Modèle:Ouvrage.
  9. 9,0 et 9,1 Modèle:Lien web.
  10. Modèle:Article
  11. Guillaume, Charles-Édouard (1927). La Création du Bureau International des Poids et Mesures et son Œuvre [The creation of the International Bureau of Weights and Measures and its work]. Paris: Gauthier-Villars. p. 129-130.
  12. Modèle:Article
  13. Modèle:Lien web.
  14. Décret Modèle:N° du 26 juillet 1919, portant règlement d'administration publique pour l'exécution de la loi du 2 avril 1919 sur les unités de mesure.
  15. Louis François Thomassin, Instructions sur les nouvelles mesures, Latour, 1801.
  16. Modèle:Lien web.


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