Konwencja Metryczna — międzynarodowy traktat o miarach i BIPM

System metryczny został opracowany we Francji w latach 90-tych XVII wieku. Długość metra miała wynosić jedną dziesiątą milionowej części odległości między biegunem północnym a równikiem. W latach 1791-1798 Francuzi Delambre (matematyk i astronom) oraz Méchain (astronom) mierzyli odległość między Dunkierką a Barceloną. Za pomocą tych pomiarów wykonano pręt metalowy o długości dokładnie 443,296 lignów (ligne to stara francuska jednostka długości równa jednej dwunastej cala francuskiego). Sztabka miała być używana jako wzorzec dla metra. Sztabę nazwano później metre des archiwach. W latach sześćdziesiątych XIX wieku stwierdzono, że metrum des archiwa było o 0,03% krótsze niż przypuszczano.

Wielka Wystawa w Londynie w 1851 r. i Międzynarodowa Wystawa w Paryżu w 1867 r. pokazały, że różne narody muszą stosować te same jednostki miary. W latach sześćdziesiątych XIX w. astronomowie i geodeci spoza Francji prowadzili liczne dyskusje na temat tego, czy powinni korzystać z metrum des archiwum, czy też z "nowego metra" uwzględniającego błąd 0,03%. Prusy przejęły inicjatywę w organizowaniu konferencji w Berlinie w celu omówienia tej kwestii. Francja nie uczestniczyła w tych konferencjach. Przed podjęciem jakichkolwiek działań wybuchła wojna francusko-pruska. Prusy pokonały Francję i powstało Cesarstwo Niemieckie.

W 1875 r. Francja zaprosiła przedstawicieli do Paryża w celu omówienia tej sprawy. Pomogło to Francji w osiągnięciu dyplomatycznego zwycięstwa nad Prusami i Cesarstwem Niemieckim.

Traktat ten został podpisany przez siedemnaście państw na konferencji w Paryżu 20 maja 1875 roku. Wielka Brytania i Holandia udały się na konferencję, ale nie podpisały traktatu w tym czasie. Po dalszych rozważaniach, Wielka Brytania podpisała traktat w 1884 roku.

Spotkanie uzgodnione:

• Do administrowania traktatem zostałyby powołane trzy organizacje.
• Zostaną wykonane identyczne kopie metra i kilograma. Jedna kopia każdej z nich byłaby wybrana jako międzynarodowa kopia główna. Inne kopie byłyby rozprowadzane do państw członkowskich.
• Główna kopia metra i kilograma byłaby przechowywana w laboratorium.
• Laboratorium byłoby na neutralnym terytorium.
• Członkowie porównywaliby swoje kopie z kopiami głównymi w regularnych odstępach czasu.
• Organizacje te promowałyby korzystanie z systemu metrycznego.

Organizacją utworzoną przez traktat było Międzynarodowe Biuro Miar i Wag. Jego francuska nazwa to Bureau international des poids et mesures. Jego skrótem jest BIPM. Siedziba BIPM znajduje się w Pavillon de Breteuil, Sèvres, Francja (niedaleko Paryża). W BIPM pracuje około 70 osób. Budżet na rok 2013 wyniósł ponad 10 mln euro (12 mln dolarów).

Te trzy organizacje zostały utworzone na mocy traktatu. Są:

• Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM).
• Generalna Konferencja Miar i Miar (CGPM).
• Międzynarodowy Komitet Miar i Wag (CIPM).

Biuro jest odpowiedzialne za zabezpieczenie międzynarodowego prototypu kilograma.

Oficjalnym językiem dla organizacji jest francuski. Do 1988 roku wszystkie sprawozdania ze spotkań były publikowane tylko w języku francuskim. Od tego czasu używa się zarówno języka angielskiego, jak i francuskiego. Skróty oparte są na słowach francuskich, a nie angielskich. Oficjalna komunikacja pomiędzy BIPM a Francją odbywa się za pośrednictwem francuskiego Ministerstwa Spraw Zagranicznych. Oficjalna komunikacja z innymi krajami odbywa się za pośrednictwem ambasady tego kraju w Paryżu.

Generalna Konferencja Miar i Wag (General Conference on Weights and Measures - CGPM)

Generalna Konferencja Miar i Wag została powołana w ramach Konwencji Metralnej jako organ BIPM. Nadaje ona BIPM swój mandat i budżet w imieniu państw członkowskich. Jej francuska nazwa brzmi Conférence générale des poids et mesures. Jej skrótem jest "CGPM".

CGPM spotyka się co cztery do sześciu lat. Pierwsze spotkanie odbyło się w 1889 roku, a 24. w 2011 roku. Każde państwo członkowskie ma jeden głos. Francja jest reprezentowana przez swojego ministra spraw zagranicznych i prezesa Akademii Francuskiej. Francuski minister spraw zagranicznych jest przewodniczącym sesji otwierającej i zamykającej każdą sesję CGPM. Prezes Francuskiej Akademii jest przewodniczącym innych spotkań CGPM.

CGPM:

• Zatwierdza budżet BIPM.
• Uznaje płatności państw członkowskich.
• Mianuje członków CIPM.
• Przyjmuje propozycje od CIPM.

Międzynarodowy Komitet Miar i Wag (CIPM)

Międzynarodowy Komitet Miar i Wag został powołany na mocy konwencji metrowej jako organ BIPM. Doradza on CGPM i nadzoruje BIPM. Jego francuska nazwa brzmi Comité international des poids et mesures. Jego skrótem jest CIPM.

CGPM ma 18 członków. Członkowie ci są znanymi ekspertami w dziedzinie pomiarów, którzy są wybierani przez CGPM. Wszyscy oni muszą pochodzić z różnych krajów. Jeden z członków CIPM musi być Francuzem. Spotykają się oni raz lub dwa razy w roku w Paryżu. CIPM jest wspomagany przez liczne komitety konsultacyjne. W lutym 2014 r. istniało dziesięć takich komitetów. Dziewięć z tych komitetów zajmuje się specjalnymi rodzajami pomiarów, takimi jak: elektryczność i magnetyzm, długość, fotometria i radiometria, termometria oraz czas i częstotliwość. CIPM powołuje osoby do tych komitetów.

Dziesiąty komitet nazywany jest Komitetem Konsultacyjnym ds. Jednostek (CCU). Jego przewodniczący jest mianowany przez CIPM. Pozostali członkowie komitetu są mianowani przez inne organizacje. Organizacje te obejmują Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) i Narodowy Instytut Norm i Technologii (NIST). Zadaniem CCU jest zapewnienie, aby wszystkie definicje SI były spójne. Sporządza również projekt standardu SI, który nazywa się Broszura SI.

Pavillon de Breteuil

Biura i laboratoria BIPM znajdują się w Pavillon de Breteuil, Sèvres, Francja (niedaleko Paryża).

BIPM zajmuje się międzynarodowym prototypem kilograma (IPK) dla CGPM. Zapewnia usługi laboratoryjne dla CGPM i CIPM. Państwa członkowskie korzystają z laboratoriów BIPM przy sprawdzaniu własnej kopii kilograma względem IPK. Biura BIPM są również siedzibami CGPM i CIPM.

W 1875 roku konwencja zajmowała się jedynie standaryzacją kilograma i metra. Konwencja została zrewidowana w 1921 roku w celu uwzględnienia wszystkich pomiarów fizycznych. W 1933 roku CGPM zatwierdziła wysiłki podejmowane w celu połączenia jednostek elektrycznych i fotometrycznych w system metryczny.

Rozwój SI

Na przełomie XIX i XX wieku wiele nowych jednostek miar zostało zdefiniowanych za pomocą systemu metrycznego. Jednostki miary stosowane w zastosowaniach elektrostatycznych, elektromagnetycznych oraz w układach dystrybucji energii elektrycznej były ze sobą niekompatybilne. Zastosowanie obowiązującej normy grawitacji i definicji ciśnienia spowodowało, że zdefiniowano więcej jednostek miar, niż było to konieczne.

Po drugiej wojnie światowej Międzynarodowa Unia Fizyki Czystej i Stosowanej (IUPAP) i rząd francuski zwróciły się do BIPM o zajęcie się tą sprawą. W 1948 roku 9. CGPM zwróciła się do CIPM z prośbą o przeprowadzenie badania na temat jednostek miar stosowanych przez państwa członkowskie. CIPM złożyła sprawozdanie i w 1954 r. dziesiąta CGPM podjęła decyzję o utworzeniu nowego systemu jednostek miar. Miałoby to być sześć jednostek bazowych. Były to metr, kilogram, sekunda, amperomierz, stopień Kelvina (później przemianowany na kelwin) i kandela. Nowy system został opublikowany w 1960 roku. Jedenasta CGPM nazwała go Międzynarodowym Systemem Jednostek. Krótka nazwa brzmiała "SI". Pochodziła ona od francuskiej nazwy, [Le Système international d'unités] błąd: {{{lang}}: tekst ma kursywę (pomoc). BIPM opisał SI jako "nowoczesny system metryczny".

Od 1960 r. BIPM dokonał kilku udoskonaleń w SI. Niektóre z tych udoskonaleń obejmują opracowanie nowych sposobów wykonywania pomiarów o wysokiej precyzji. Inne udoskonalenia obejmują drobne zmiany w szczegółach definicji.

Czas koordynowania

Zegar atomowy umożliwił bardzo precyzyjne zapisywanie czasu. Ziemia zwalnia. W "czasie dinozaurów" ziemia obracała się raz na 23 godziny. Obecnie możliwe jest mierzenie zmian w rotacji Ziemi spowodowanych przez wulkany i tsunami. Jest to wykonywane przez International Earth Rotation Service (IERS). IERS proponuje sekund skokowych jak i kiedy są one potrzebne. Zgodnie z Konwencją Metrową, BIPM ma za zadanie koordynować ponad 200 zegarów atomowych na całym świecie. Zegary te znajdują się w 50 różnych laboratoriach krajowych.

Umowa o wzajemnym uznawaniu (MRA)

Wiele urządzeń pomiarowych wymaga ponownej kalibracji w regularnych odstępach czasu. Urządzeniami tymi mogą być pompy benzynowe. Mogą to być wagi. Mogą to być skomplikowane urządzenia medyczne, takie jak skanery MRI. Po ponownym skalibrowaniu urządzenia wydawany jest certyfikat. Urządzenie służące do kalibracji samo w sobie musi zostać skalibrowane. Urządzenia te są często poddawane ponownej kalibracji w krajowym laboratorium metrologicznym. Problemy prawne mogą pojawić się, jeżeli kalibracja wykonana w jednym kraju nie jest uznawana w innym kraju.