LE METRE
22 Juin 1799
Présentation du mètre étalon
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Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 secondes.
//Historique
Le mètre est un enfant de l'esprit des Lumières et de la Révolution française. Auparavant, les longueurs étaient mesurées en référence à l'humain (le pouce, le pied, la toise) ; comme chaque être humain est différent, on prenait souvent comme référence le roi, ce qui était un symbole monarchique fort. Il fut donc décidé, afin de supprimer toute référence à un homme particulier et pour faciliter la diffusion du savoir, de choisir un étalon (modèle de mesure ou de poids qui sert de référence) non humain unique et d'utiliser des multiples et sous-multiples de 10. Exit ainsi le pied qui valait douze pouces et la verge qui valait trois pieds.
Le mètre fut défini pour la première fois en 1791 par l'Académie des sciences comme étant la dix-millionième partie d'un quart de méridien terrestre (d'où il vient que la Terre a une circonférence de 40 000 km), à la date de sa création, car le volume de la planète Terre est en constante variation comme en conséquence sa circonférence. Il fut adopté par la France le 7 avril 1795 comme mesure de longueur officielle. Quelques années plus tard, en 1799, un mètre-étalon en platine fut créé à partir de cette définition et devint la référence. De février 1796 à décembre 1797, la Convention fit placer dans Paris seize mètres-étalons gravés dans du marbre pour familiariser la population avec la nouvelle mesure. Aujourd'hui, il n'en subsiste que deux : l'un est au 36 de la rue de Vaugirard, à droite de l'entrée ; l'autre, replacé en 1848, est au 13 de la place Vendôme, à gauche de l'entrée du ministère de la Justice.
En juin 1792 Jean-Baptiste Joseph Delambre est chargé de mesurer la distance entre Dunkerque et Rodez pendant que Pierre Méchain mesure celle de Rodez à Barcelone. Cela permettra d'établir précisément la valeur du mètre. En 1793, à Montjouy à Barcelone, Méchain détecte une incohérence entre les longueurs relevées et le relevé astronomique de la position des étoiles. La guerre franco-espagnole l'empêche de réitérer ses mesures. Cet écart (qui n'était en fait pas dû à une erreur de manipulation mais à l'incertitude des instruments utilisés) le plonge dans un profond trouble et il met tout en œuvre pour éviter de devoir rendre compte de ses travaux à Paris. En 1799, il se résigne à se rendre à une conférence internationale qui salue son œuvre scientifique. Il maquille alors ses résultats, ce qui rendra le mètre trop court de 0,2 mm. La « fraude » ne sera découverte par Delambre qu'en 1806, année où il réétudiera l'ensemble des résultats lors de la rédaction de Base du système métrique.
En 1889, le Bureau des poids et mesures redéfinit le mètre comme étant la distance entre deux points sur une barre d'un alliage de platine et d'iridium. Cette barre est toujours conservée à Sèvres en France.
La barre de platine-iridium utilisée comme prototype du mètre de 1889 à 1960.
La barre de platine-iridium utilisée comme prototype du mètre de 1889 à 1960.
En 1960, grâce à l'avènement des lasers, la 11e Conférence générale des poids et mesures (CGPM) définit le mètre comme 1 650 765,73 longueurs d'onde d'une radiation orangée émise par l'isotope 86 du krypton.
Enfin la conférence de 1983 se fonda sur la lumière et redéfinit le mètre comme étant la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 secondes. La vitesse de la lumière dans le vide étant la même en tout point (selon la théorie de la relativité), c'est une définition plus facile à communiquer et universelle. C'est surtout une distance plus facile à mesurer qu'une distance entre deux points, la seconde étant l'unité du Système international (SI) la mieux mesurée.
Relation avec d'autres unités de mesures
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 ou litre, utilisé souvent pour désigner le volume des liquides) :
- un mètre carré (m²) est la surface d'un carré dont chaque côté mesure un mètre ;
- un mètre cube (m³) est le volume d'un cube dont chaque arète mesure un mètre ;
- à l'origine, le kilogramme fut défini comme la masse d'un dm³ d'eau pure.
Quelques points de repères
- Un homme adulte mesure environ 1,75 m.
- La taille d'un pied est d'environ 0,30 m.
- On parcourt environ 5 000 m en une heure de marche.
- Un grand pas fait environ un mètre.
Multiples et sous-multiples du mètre
Description de multiples
De fait, au-delà du milliard de kilomètres on utilise rarement l'unité standard : on lui préfère l'ua, unité astronomique, 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.
Décamètre
1 dam = 10 m.
Cette unité est adaptée au calcul de la superficie d'un terrain, par le biais de l'are, superficie d'un carré d'un décamètre de côté.
Hectomètre
1 hm = 100 m.
Cette unité est adaptée au calcul de la superficie d'une terre agricole, par le biais de l'hectare, superficie d'un carré d'un hectomètre de côté.
Kilomètre
1 km = 1 000 m.
C'est le multiple du mètre le plus fréquemment utilisé pour mesurer les distances terrestres (comme par exemple entre les villes). Le long des routes, les bornes kilométriques sont placées tous les kilomètres.
Myriamètre
1 mam = 10 000 m.
Mégamètre
1 Mm = 106 m = 1 000 000 m.
Gigamètre
1 Gm = 109 m = 1 000 000 000 m.
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 0,384 gigamètre de la Terre (environ 1,3 seconde-lumière).
Il équivaut à 1 million de km, soit 1×106 km.
Téramètre
1 Tm = 1012 m = 1 000 000 000 000 m.
C'est un multiple du mètre utilisé pour mesurer les grandes distances interplanétaires. Par exemple la planète naine Pluton orbite à une moyenne de 5,9 téramètres du Soleil.
Téramètre = un milliard de km.
Pétamètre
1 Pm = 1015 m = 1 000 000 000 000 000 m.
Une année-lumière vaut environ 9,46 Pm.
Examètre
1 Em = 1018 m = 1 000 000 000 000 000 000 m.
C'est une distance interstellaire typique dans la périphérie galactique.
Zettamètre
1 Zm = 1021 m = 1 000 000 000 000 000 000 000 m.
Notre galaxie mesure quelques zettamètres de diamètre.
Yottamètre
1 Ym = 1024 m. = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 m.
C'est une bonne unité de mesure des distances intergalactiques.
Description des sous-multiples
Décimètre
1 dm = 0,1 m.
Au cours du XXe siècle, la règle graduée standard des écoliers était le double-décimètre et les programmes scolaires se référaient à cette appellation.
Centimètre
1 cm = 0,01 m.
Le centimètre est une des unités de base du système CGS : voir centimètre.
Millimètre
1 mm = 0,001 m.
Une représentation graphique manuelle précise nécessite l'utilisation de papier millimétré.
Myriomètre
1 mom = 0,000 1 m.
Micromètre
1 µm = 10-6 m = 0,000 001 m.
Le micromètre était autrefois appelé « micron » (symbole : µ). L'utilisation du terme « micron » a été bannie par la 13e CGPM en 1968.
Nanomètre
1 nm = 10-9 m = 0,000 000 001 m.
Le nanomètre est utilisé pour mesurer les longueurs d'ondes comprises entre l'infrarouge et l'ultraviolet.
Ångström
1 Å = 10-10 m = 0,000 000 000 1 m.
Cette mesure ne fait pas partie du système international. Pour en savoir plus, voir l'article Ångström.
Picomètre
1 pm = 10-12 m = 0,000 000 000 001 m.
Femtomètre
1 fm = 10-15 m = 0,000 000 000 000 001
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 15 fm.
Attomètre
1 am = 10-18 m = 0,000 000 000 000 000 001 m.
Zeptomètre
1 zm = 10-21 m = 0,000 000 000 000 000 000 001 m.
Yoctomètre
1 ym = 10-24 m. = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 m.
L'unité tombe dans le « vide » séparant la longueur de Planck (≅4×10-11 ym) des longueurs significatives