Правильный подход к измерениям.
С измерениями человек сталкивается всю жизнь. Автомобилисту это особенно хорошо известно. Сверяясь с показаниями спидометра, тахометра, указателей температуры охлаждающей жидкости, давления масла в системе смазки, количества горючего в бензобаке, водитель выбирает и поддерживает оптимальный режим. А обслуживание и ремонт. Тут и давление воздуха в шинах; и компрессия в цилиндрах, и измерения, связанные со сходимостью, развалом и балансировкой колес, и контроль многочисленных параметров электрооборудования, и сочетания резьбы десятков болтов и гаек, и... Да что говорить, каждый из нас отлично знает, что без метрологии — науки об измерениях всех физических величин — невозможна никакая техника.
Отсюда и самый живой интерес к новой Международной системе измерений физических величин — СИ.
Эта система — закономерный результат многовековых поисков «идеальных» мер и весов. Правда, поначалу точность вовсе не требовалась. Поэтому более тысячи лет назад людей вполне устраивал, например, такой бесхитростный эталон единицы длины, как расстояние от указательного пальца вытянутой руки английского короля до кончика его августейшего носа. Примерно тогда же площадь поля, которое за день успевала вспахать пара волов, была единицей измерения, названной акром. Уложили впритык три ячменных зерна — появился дюйм.
Так же, не слишком мудрствуя, устанавливали меры и на Руси. Мало кто сейчас знает, что пядь — это расстояние между расставленными большим и указательным пальцами, а сажень — между концами средних пальцев рук, разведенных в стороны.
Прошли столетия, и подобные отклонения в точности измерений стали грозить весьма неприятными последствиями. Особенно в технике, строительстве и землеустройстве. И просвещенный XVIII век заявил о себе метром. Даже в бурную эпоху Великой Французской революции конвент счел это событие достойным своего постановления. Началось триумфальное шествие метра.
В качестве эталона его использовали одну десятимиллионную часть дуги парижского меридиана. Естественно, точность этого эталона была явно недостаточна. Поэтому со временем перешли к предметному материальному прототипу метра, изготовленному из сплава платины и иридия. Но в наше время и его надежность перестала удовлетворять ученых: ведь как его ни храни, как ни уберегай от воздействий среды, даже незначительное изменение температуры изменяет его длину. С 1960 года метр регулярно проверяется по естественному, заимствованному у природы эталону, вычисленному через длину волны излучения газа криптон-86.
Так, совершенствуясь, повышая точность, простая и логичная метрическая система мер завоевывала все новые страны. Россия подписала Метрическую конвенцию в 1875 году. В 1899 году эталонные метр № 28 и килограмм № 12, по жребию доставшиеся России, были утверждены в ранге государственных эталонов. Но только декрет Совнаркома РСФСР от 14 сентября 1918 года узаконил их применение, н они вошли в силу, потеснив традиционные аршин и пуд.
Во многих странах, однако, и поныне царят головоломные дюймы, ярды, пинты, галлоны... Положение с ними напоминает ситуацию с чемоданом без ручки: нести неудобно, а выбросить жалко. Поэтому и складываются порой курьезные ситуации. Так, двигатель фордовского автомобиля «Пинто» (США) спроектирован по метрическим стандартам, а кузов — по дюймовым! Свечи зажигания промышленность США вынуждена выпускать как в традиционных дюймовых размерах, так и в расчете на миллиметры.
И еще путаница: часто величины оказываются многоликими. Одни и те же имеют разные наименования, и наоборот. Только в странах Европы и Северной Америки для измерения длины применяют 18 разных единиц, для массы — 15, для давления — 15, для энергии и работы — 15.
Но должного порядка, к сожалению, нет и в системах измерений, основанных на метре и килограмме. Каждая уважающая себя отрасль науки и техники поспешила обзавестись собственной. Возникли механические системы единиц: МКС (метр-килограмм-секунда), СГС (сантиметр-грамм-секунда), МКГСС (метр-килограмм-сила-секунда). Появились также системы единиц для электрических и магнитных измерений, система тепловых единиц, система световых единиц и другие.
Ясно, что такое разнообразие только затрудняет дело. Особенно тяжело приходится специалистам, работающим на стыке разных направлений науки. Простое сопоставление наблюдений требует утомительного перемножения единиц на переводные коэффициенты, часто совсем не простые.
Еще острее стоит проблема при международных научно-технических обменах. Иногда инженеры разных стран, свободно объясняющееся друг с другом языком формул, оказываются не в силах прочесть показания элементарного прибора, протарированного незнакомыми единицами.
В общем, возникла насущная необходимость в создании единого для всех стран языка измерений, в котором каждой физической величине соответствовала бы только одна определенная единица.
Таким языком становится Международная система измерений — СИ, принятая и рекомендованная всем государствам в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам. В разработке ее принимали участие и советские ученые. Одним из первых Советский Союз начал осваивать СИ. В 1963 году ГОСТ «Международная система единиц» установил ее применение как предпочтительной. А в 1980 году на основании решения Постоянной комиссии СЭВ по стандартизации она стала обязательной для всех стран — членов СЭВ.
Что же такое СИ, какие достоинства позволили сделать ее всемирным языком науки и техники?
Прежде всего, Международная система учитывает рекомендации научных, технических и педагогических кругов всех стран. Построена она на прошедших почти двухвековую проверку метрических мерах и охватывает все известные величины, которыми можно выразить любые протекающие в природе процессы.
В качестве основы выбраны семь единиц: метр для длины, килограмм для массы, секунда для времени, ампер для силы тока, кельвин для температуры, моль для количества вещества, кандела для силы света. Кроме того, есть две дополнительные единицы: радиан для плоского и стерадиан для телесного угла. Остальные — производные легко образуются из перечисленных при помощи несложных формул.
Оставлены некоторые единицы, не вошедшие в систему, но тем не менее удобные и трудно заменимые в определенных отраслях науки и техники или в быту: сутки, неделя, минута, век, диоптрия, градус Цельсия, гектар, децибел, карат, центнер, световой год, тысячелетие, парсек и ряд других.
А чем нововведение непосредственно «грозит» автомобилистам?
Прежде всего, придется расстаться с такой привычной «лошадиной силой». Еще в далеком XVIII веке ввел ее в обиход шотландский механик Джеймс Уатт. Лошадь в те времена была в почете, лошадиные силы в цене, и Уатт задался целью всего лишь выяснить для финансовых расчетов с не всегда технически грамотным предпринимателем, сколько дорогостоящих лошадей высвободит его паровая машина при трудоемкой откачке воды из каменно-угольной шахты. Но единица эта оказалась поразительно живуча. Даже мощность космических кораблей измеряется в лошадиных силах. Но как бы ни была нам дорога эта единица, упразднить ее все же необходимо. Лошадиная сила столь же архаична, как пресловутые аршины, футы, фунты и т. д. Порочно с научной точки зрения уже самоназвание ее: измеряем мощность, а говорим почему-то — сила. Больше того, называясь лошадиной, мощности лошади она как раз не соответствует. «Лошадиная сила» примерно вдвое мощнее «средней» лошади. Но дело даже не в этой путанице. Хуже другое: на одном валу с двигателем в лошадиных силах оказывается генератор, мощность которого измеряется в ваттах... Как тут сопоставить! Измерять мощность в киловаттах, что и предписывает СИ. А так как киловатт равен 1,36 л. с., цифры станут почти в полтора раза меньше. Если понадобится, наоборот, перевести лошадиные силы в киловатты, то надо исходить из того, что 1 л. с. равна примерно 0,736 кВт.
Напомним, что ватт — мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду. Джоуль, равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы в один ньютон на расстоянии один метр в направлении действия силы. А ньютон — сила, сообщающая телу массой один килограмм ускорение в 1 м/с2 в направлении действия силы.
Устраняет СИ беспорядок и в измерении давления.
Миллиметры ртутного столба, миллиметры водяного столба, техническая атмосфера, бары и другие единицы — тут немудрено растеряться. В Международной системе давление измеряется в паскалях, названных так в честь Б. Паскаля, знаменитого французского физика. Паскаль равняется давлению силы в один ньютон на поверхность площадью в один квадратный метр. Универсальная эта единица пригодна для измерения любого давления, будь то давление крови в артериях, масла в двигателе или воздуха в шинах. Конечно, принятие новой единицы совсем не означает, что срочно надо приобретать тарированный в мегапаскалях манометр, продолжайте пользоваться имеющимся. А вот проектируемые автомобили с мощностью двигателя в киловаттах будут укомплектовываться уже именно такими приборами для измерения давления. И вместо традиционных 1,7 кгс/см2 вы увидите на его шкале 16,68-104 Па (1 кгс/см2 равен 9,81-104 Па).
Вот и все новшества, с которыми предстоит свыкнуться автомобилисту. Топливо по-прежнему будет измеряться в литрах, скорость в километрах в час, температура охлаждающей жидкости в градусах Цельсия, грузоподъемность в тоннах, ток в амперах. Все эти единицы, отказ от которых был бы чреват серьезными неудобствами, оставлены в числе допустимых. Так что для автомобилистов СИ не несет особых осложнений. Разве что сбор с владельцев транспортных средств станет исчисляться с налоговой мощности не в лошадиных силах, а в киловаттах, но от этого ни сумма его, ни процедура сбора не изменятся.
Переход такого громадного индустриального государства, как Советский Союз, на новую систему измерений — процесс сложный и длительный. Государственным комитетом СССР по стандартам разработаны методические указания, основываясь на которых все министерства сами определяют программы своего перехода на новую систему.
Министерство автомобильной промышленности СССР составило уже подобный документ. Потребуется переоснастить автомобильное производство тысячами новых измерительных приборов, стендов, динамометрических ключей, выпустить удобные таблицы перевода величин, пересмотреть огромное количество норм и допусков. Для действующих приборов изготовят новые шкалы делений, в ряде случаев—двойные, с параллельным сохранением на первое время привычных единиц. Все это потребует, конечно, не одного года работы.
Плановая система нашего народного хозяйства позволит осуществить переход на СИ организованно, с наименьшими затратами.
