Масса относится к основным свойствам материи. Она существует сама по себе и не зависит от других параметров, как то температура, давление и местоположение объекта в пространстве. Являясь физической величиной, масса определяется количеством материи (вещества), заключенной в объекте, и является внутренней характеристикой этого тела, позволяя найти другие зависящие от нее параметры. В механике Ньютона масса отвечает за гравитационное притяжение к другим телам и устойчивость к ускорению за счет силы инерции.
У кого больше талантов, или чем "мерялись" люди в древности
Все эти научные термины, ассоциирующиеся с космическими технологиями, на самом деле берут свои корни из глубокой древности. Издревле перед человеком разумным стоял вопрос определения массы различных объектов. Земледелие, логистика, строительство, абсолютно любые сферы деятельности требовали знаний веса, и с течением времени менялись лишь требования к точности измерений. Изначально и поныне все единицы измерения массы основываются на сравнении с выбранным эталонным образцом. В глубоком прошлом мерой служили предметы окружающего мира, хотя многие из них применяют в качестве эталона и в наше время. К примеру, вес ювелирных изделий еще с XV века считают в массе семечек бобового растения (рожкового дерева) каратах (около 0,2 г).
В Древнем Риме единицей измерения массы служил талант, определяемый количеством воды, содержащейся в амфоре определенного объема. Копии гирь, изготовленные по принятым эталонным единицам, надежно оберегались властителями, старейшинами либо священнослужителями.
Древнерусские меры веса
Первой известной мерой веса в Древней Руси считается гривна, названная одноименно с драгоценным украшением для шеи. Это были слитки из серебра особой формы двух видов: северные новгородки, весившие 204 г, и южные (160 г) киевские гривны. Большая гривна получалась из пары, ее впоследствии назвали фунт, который весил около 409,5 г.
Фунт дробился на более мелкие единицы – 32 лота, 96 золотников, а самой крошечной мерой считалась доля (1 золотник включал 96 долей весом по 0,44 грамма). Для определения больших масс использовались пуд, равный 16,38 кг и берковец, состоящий из 10 пудов.
Как мы дошли до такой жизни
С развитием межгосударственных товарно-денежных отношений возникла необходимость единого количественного определения понятия "масса". Единицей измерения массы в метрической системе (СИ) первоначально был принят грамм, определяемый количеством дистиллированной воды при температуре плавления льда (0 °С) в кубической емкости со сторонами 0,01 м (1 см). Позднее определили более удобную для практического использования величину – 1 килограмм, соответствующий количеству очищенной воды в объеме 1 дм3 при температуре ее максимальной плотности (в нормальном атмосферном давлении она составляет +4 °С). Приставка «кило» принята для обозначения количества мерных единиц, умноженных на 103, в русском варианте «к», международное обозначение «k», причем именно единица измерения массы является единственной из основных в СИ, которая используется с приставкой.
Так как плотность воды сильно зависит от атмосферного давления, то это был очень рискованный метод определения единицы измерения массы, способный вызывать погрешность в значении величины килограмма. При малых величинах это могло привести к серьезным ошибкам. Поэтому в 1889 г. во Франции после точных измерений создали Международный прототип Kilogram (килограмм), представляющий собой слиток из благородной платины (90 %) и материала с очень высокой плотностью – иридия (10 %) в форме цилиндра 39,17 мм как по высоте, так и по диаметру. С 1878 по 1983 год создали 43 копии по образу и составу килограмма из архива.
Самую точную из них приняли за международный эталон, определяющий в настоящее время величину единицы измерения массы для государств-членов Метрической конвенции. Его надежно хранят в пригороде Парижа, в коммуне Севр, а оставшиеся приобрели страны-участники соглашения. России достались две копии – №12, утвержденный в качестве эталона, и №26, ставший вторичным эталоном килограмма. Хранится прототип в Санкт-Петербурге, в институте метрологии им. Д. И. Менделеева.
Бесконечность не предел
Килограмм отлично применим для повседневного использования, но становится неудобным как единица измерения массы чрезвычайно больших и чрезвычайно малых объектов.
Начнем с древнего латинского – centum «сотня», определившего в метрической системе 100 кг единым словом – центнер, им же (латинским) и продолжим – тонна (от лат. tunna «бочка») дала название массе в 1000 кг. Дальше проще, к граммам, центнерам и тоннам прибавляются приставки, увеличивающие или уменьшающие значение этих величин в 10 в какой-то степени раз. В сторону увеличения 10 в положительной степени: дека – в 1-м порядке, гекто – во 2-м, кило – в 3-м, мега – имеет порядок 6, гига – 9, тера – 12, пета – 15, экса – 18, зета – 21, иотта – 24.
Теперь отправимся навстречу бесконечно малым величинам. Здесь присутствует некоторый компромисс, вызванный наличием приставки кило у основной единицы, потому за базовое значение принимают его дольную часть – грамм: деци – 10 в степени -1, санти – 2, милли – 3, микро – 6, нано – 9, пико – 12, фемто – 15, атто – 18, зепто – 21, иокто – 24.
С возникновением молекулярной химии возникла необходимость определения массы атомов и молекул. Для этого ввели понятие атомной единицы массы (дальтон), которая составляет приблизительно 1,66 умноженное на 10-27кг. В связи со сложностью расчетов дальтон заменили относительной атомной массой, вычисляемой делением массы атома элемента на двенадцатую часть атома углерода, эта величина не имеет размерности.
Последние из могикан
Увы, но это далеко не все существующие в мире единицы измерения массы. Кроме метрических, многие страны часто используют исторически сложившиеся национальные системы мер (унция, фунт, сы, дань, ливр, драхма и др.), а три небольших развивающихся государства до сих пор вообще не перешли на систему СИ. Эти метрические изгои – Либерия, Мьянма (Бирма) и… США.
