Jednostki długości: miary SI, imperialne i astronomiczne – przewodnik

Przewodnik po jednostkach długości: SI, imperialne i astronomiczne — definicje, konwersje, praktyczne przykłady i tabele, by szybko porównać cale, metry, AU i parseki.

Jednostka długości to sposób pomiaru długości lub odległości.

Międzynarodowy Układ Jednostek (SI) i jednostki pochodne

Podstawową jednostką długości w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI) jest metr. Metr definiuje się obecnie jako odległość, którą przebywa światło w próżni w czasie 1/299 792 458 sekundy. Z metra pochodzą powszechnie używane jednostki:

• metr (m) – jednostka podstawowa.
• centymetr (cm) = 10⁻² m.
• kilometr (km) = 10³ m.
• Inne typowe przedziały: milimetr (mm = 10⁻³ m), mikrometr (µm = 10⁻⁶ m), nanometr (nm = 10⁻⁹ m), pikometr (pm = 10⁻¹² m) itd.

W praktyce laboratoryjnej i naukowej stosuje się także nazwy historyczne lub zwyczajowe, np:

• fermi (fm) – rzadko używana nazwa dla femtometra; 1 fm = 10⁻¹⁵ m (często używana w fizyce jądrowej).
• angstrom (Å) – 1 Å = 10⁻¹⁰ m = 100 pikometrów; popularny w chemii i krystalografii.
• mikron – potoczna nazwa dla mikrometra (1 µm = 10⁻⁶ m).
• szwedzka/norweska mil – w krajach skandynawskich używana jednostka równoważna 10 000 m (10 km).

Jednostki imperialne i amerykańskie zwyczajowe

W niektórych krajach (głównie Wielka Brytania w przeszłości i Stany Zjednoczone do dziś w życiu codziennym) powszechne są jednostki imperialne i zwyczajowe:

• cale (inch) – 1 cal = 25,4 mm (dokładnie).
• mil (ang. thou lub mil) – 0,001 cala ≈ 0,0254 mm (używany przemysłowo przy grubościach).
• stopa (ft) – 1 stopa = 0,3048 m = 12 cali.
• dziedziniec (yard) – 1 yd = 0,9144 m = 3 stopy.
• mila (land mile) – 1 mila = 1609,344 m (mile anglosaskie stosowane np. w USA, UK).

W praktyce inżynierskiej i technologicznej łatwiej jest posługiwać się przelicznikami (np. 1 cal = 25,4 mm). W niektórych branżach (drukarstwo, elektronika) stosuje się zarówno mm, jak i cale.

Jednostki morskie i nawigacyjne

• sążnia – tradycyjna jednostka głębokości używana w nawigacji; 1 sążnia = 1,8288 m (stosowana historycznie).
• mila morska (nm, nautical mile) – 1 NM = 1852 m; standardowa jednostka odległości w żegludze i lotnictwie.

Jednostki geodezyjne i historyczne w praktyce amerykańskiej

Niektóre tradycyjne jednostki nadal występują w specjalistycznych dziedzinach:

• łańcuch – np. Gunter's chain ≈ 20,1168 m; historyczna jednostka używana w geodezji.
• drążek (rod, pole) – znany też jako rod, pole lub perch; ≈ 5,0292 m (1/4 łańcucha).

Jednostki używane w sportach i wyścigach

• furlong – jednostka używana m.in. w wyścigach konnych; 1 furlong = 201,168 m (1/8 mili anglosaskiej).

Jednostki astronomiczne

W astronomii wykorzystuje się duże jednostki, wygodne przy opisie odległości kosmicznych:

• jednostka astronomiczna (AU) – ≈ 149 597 870,7 km (≈ 149,6 Gm); średnia odległość Ziemi od Słońca.
• rok świetlny (ly) – odległość, którą przebywa światło w próżni w ciągu jednego roku ≈ 9,4607·10¹⁵ m (≈ 9,46 Pm).
• parsek (pc) – 1 pc ≈ 3,0857·10¹⁶ m (≈ 3,26 ly); użyteczny w astronomii do określania odległości do gwiazd i galaktyk; występują też jednostki kiloparsek (kpc) i megaparsek (Mpc).

Jednostki w fizyce teoretycznej i atomowej

• Długość deski — w tekście zachowano oryginalny zapis; najczęściej w literaturze fizycznej chodzi o długość Plancka, która wynosi około 1,616·10⁻³⁵ m i jest skalą typową dla kwantowej grawitacji.
• Promień Bohra – typowa jednostka w fizyce atomowej; a₀ ≈ 5,29177·10⁻¹¹ m (przybliżony promień orbity elektronu w atomie wodoru w modelu Bohra).

Stare i regionalne jednostki długości

W przeszłości i w różnych kulturach stosowano liczne jednostki, wiele z nich przetrwało jako terminy historyczne lub regionalne:

• Canna (lub canna) – włoska jednostka długości stosowana historycznie.
• kubit – jednostka oparta na długości przedramienia; wartość różna w zależności od kultury (ok. 45–52 cm w różnych systemach).
• Liga – jednostka używana w Europie; jej długość bywała różna (ok. 4,8–7,4 km), zależnie od kraju i okresu.
• li (Chiny) – tradycyjna chińska jednostka długości; historycznie różna, w nowoczesnych standardach li ≈ 500 m (współczesne definicje mogą się różnić).
• tempo (w starożytnym Rzymie) – „podwójne tempo” ≈ 5 stóp rzymskich; jednostka związana z krokiem legionisty.
• verst – tradycyjna jednostka rosyjska; 1 verst ≈ 1,0668 km (wartość historyczna).

Codzienne porównania (ułatwiają wyobrażenie)

W mowie potocznej długości często porównuje się z rozmiarami dobrze znanych przedmiotów. Typowe przybliżenia:

• grubość kartki papieru: ~0,1 mm
• grubość karty kredytowej: ~0,76 mm
• średnica włosa ludzkiego: ~0,02–0,18 mm (20–180 µm)
• ziarno piasku: ~0,1–2 mm
• długość samochodu osobowego: ~4–5 m
• długość boiska piłkarskiego: ~90–120 m
• odległość Ziemia–Księżyc: ~384 400 km

Porady praktyczne i konwencje

• W nauce i większości zastosowań technicznych preferowany jest System SI; ułatwia to jednoznaczne przeliczenia i standaryzację.
• W lotnictwie i żegludze obowiązują mile morskie i węzły (1 węzeł = 1 NM/h), a w astronomii zwykle używa się AU, ly i pc.
• Przy przeliczaniu między układami warto korzystać z dokładnych współczynników (np. 1 cal = 25,4 mm dokładnie; 1 mila (statute mile) = 1609,344 m dokładnie; 1 NM = 1852 m dokładnie).
• Jeśli pracujesz z bardzo dużymi lub bardzo małymi wartościami, używaj notacji wykładniczej (np. 3,09·10¹⁶ m zamiast bardzo długiej liczby) oraz prefiksów SI (k, M, G, m, µ, n itd.).

Znajomość różnych jednostek i ich wzajemnych zależności ułatwia porównania, tłumaczenie dokumentacji technicznej oraz zrozumienie tekstów historycznych i międzynarodowych. W razie potrzeby konwersji między konkretnymi jednostkami mogę przygotować szybkie przeliczenia lub tabelę konwersji.

Pytania i odpowiedzi

P: Jakie są niektóre powszechne jednostki długości w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI)?

P: Jakie są niektóre powszechne jednostki długości w systemie imperialnym i amerykańskim?

P: Jakie są niektóre stare jednostki odległości?

P: Czy istnieją inne rodzaje jednostek używanych do pomiaru odległości?

P: Jak mierzy się norweski/szwedzki mil?

P: W codziennej rozmowie jakiego rodzaju przedmioty są często używane do mierzenia długości?

Szukaj według litery