Strane unità di misura

06/07/2022

Tutta la scienza si basa su calcoli e misurazioni. Dalla lunghezza di un legame covalente alla velocità della luce alla LD50 (dose letale mediana) di una sostanza nociva: le misurazioni sono una parte vitale di tutto ciò che facciamo. Mentre oggi quasi tutti usano il Sistema Internazionale di unità, non è sempre stato così semplice. 

Storicamente, gli oggetti fisici sono stati usati come standard per la calibrazione e il confronto, ma questi possono diventare imperfetti e imprecisi nel tempo.
Storicamente, gli oggetti fisici sono stati usati come standard per la calibrazione e il confronto, ma questi possono diventare imperfetti e imprecisi nel tempo.

Unità SI

Le unità SI costituiscono la base di quasi tutte le unità scientifiche di uso comune e, per massimizzare la coerenza, queste sono state perfezionate in modo da basarsi esclusivamente su costanti naturali.

Un insieme di sette unità comprende le unità di base SI e da queste se ne possono derivare molte altre in modo coerente. Queste unità base sono:

  • Tempo, misurato in secondi;
  • Lunghezza, misurata in metri;
  • Massa, misurata in chilogrammi;
  • Corrente elettrica, misurata in ampere;
  • Temperatura, misurata in kelvin;
  • Quantità di sostanza, misurata in moli; e
  • Intensità luminosa, misurata in candela.

Combinati, questi costituiscono 22 unità SI derivate con nomi e simboli univoci (come hertz, watt e gradi Celsius) e oltre 50 quantità derivate da una combinazione di SI e unità derivate denominate.

2019 Revisione 

La scienza cerca sempre di perfezionare e comprendere il mondo fisico in modi più accurati. Per fare ciò, l'uso di unità accurate è essenziale. Nel 2019, quattro delle unità SI sono state ridefinite dal National Institute of Standards and Technology (NIST) per riflettere meglio il mondo naturale. Questi sono stati ora aggiornati da misure inesatte o fluttuanti per essere basate su costanti fisiche invarianti, come le costanti di Boltzmann, Planck e Avogadro, così come la velocità della luce e la frequenza di transizione atomica.

In precedenza, le unità di Kelvin erano relative alla temperatura del punto triplo dell'acqua. Tuttavia, questo era autoreferenziale in quanto il punto triplo era esso stesso definito sulla scala Kelvin.

Il punto triplo di una sostanza è la temperatura e la pressione termodinamiche a cui può essere qualsiasi solido, liquido o gas tutto in una volta.
Il punto triplo di una sostanza è la temperatura e la pressione termodinamiche a cui può essere qualsiasi solido, liquido o gas tutto in una volta.

Il chilogrammo era l'ultimo oggetto fisico rimasto utilizzato per definire un'unità di misura, che era soggetta a variazioni a causa della sua materia. Il prototipo internazionale del chilogrammo era un oggetto delle dimensioni di una pallina da golf fatto di platino e iridio che veniva utilizzato per calibrare tutti gli altri standard del chilogrammo. 

Prima della revisione del 2019, una talpa era relativa al chilogrammo. È stato definito come una quantità pari al numero di atomi in 0.0012 chilogrammi di carbonio-12, che teoricamente si allineerebbe con la costante di Avogadro, se anche il chilogrammo fosse costante. A partire dal 2019 il chilogrammo era stato ridefinito, ma per coerenza il neo è stato aggiornato per essere definito unicamente in relazione alla costante di Avogadro.

L'ampere è un'unità leggermente più complessa, ora definita come numero di coulomb al secondo (con il coulomb ora definito dalla carica elementare). La vecchia comprensione dell'ampere era imperfetta a causa della sua incapacità di essere eseguita sperimentalmente. Originariamente era calcolato come la corrente che avrebbe prodotto una data quantità di forza da due conduttori paralleli di lunghezza infinita, distanti un metro all'interno del vuoto. A causa della mancanza di conduttori di lunghezza infinita, questo non era pratico come definizione di lavoro.

Unità insolite e non standard

Sebbene oggi disponiamo di un sistema completo e coerente con le unità SI standardizzate, ci sono molte unità non SI strane e meravigliose che occasionalmente si trovano ancora in uso. Non sono necessariamente costruiti per la precisione come le unità SI che conosciamo e amiamo, ma si adattano a scopi più pratici, come per motivi di eredità, umorismo o semplicemente per facilità di scala. Questi spesso non sono del tutto coerenti con altre misurazioni, ma sono comunque utili.

Usato spesso nel giornalismo, an Piscina olimpionica è un comparatore per grandi volumi d'acqua come le inondazioni. È anche definito dal NIST come 1 milione di litri di acqua. Una piscina olimpionica misura 50 metri per 25 metri in superficie, tuttavia non esiste una profondità ufficiale per le piscine olimpioniche. Molti sono profondi 2 metri, che equivalgono a circa 2.5 milioni di litri d'acqua. 

A Sydarb è un volume equivalente al volume d'acqua presente nel porto di Sydney in Australia, equivalente a circa 562 gigalitri, ovvero 238,000 piscine olimpioniche.

A barba-secondo è un'unità di distanza ispirata all'anno luce, ma rilevante per distanze molto piccole. È definito come la lunghezza media dei peli della barba in un secondo, circa 5 nanometri.

Usato per misurare l'altezza dei cavalli in alcuni paesi, uno cura è una misura di esattamente quattro pollici, o 10.16 cm. Allo stesso modo, uno cavallo—usato per misurare le distanze nelle corse di cavalli—equivale a circa 2.4 metri.

Quando i valori di massa diventano troppo grandi per essere visualizzati oltre la scala della nostra terra, è utile utilizzare un comparatore diverso che può portare più peso (letteralmente e figurativamente). Uno Giove è di circa 1.9 x1027 kg o un millesimo della massa del nostro sole.

Mentre un anno luce misura la distanza, il fisico russo George Gamow ha voluto invertire la procedura per misurare quanto tempo impiega la luce a percorrere una certa distanza. Questo ha derivato unità di tempo come il miglio leggero e la piede leggero. Un piede leggero è all'incirca un nanosecondo.

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