Mis ühendab Prantsuse revolutsiooni, Pariisi meridiaani ja tänapäeva? Üks meeter!
Tavaliselt peame Suure Prantsuse revolutsiooni pärandiks ideid vabadusest, võrdsusest, enesemääramise õigusest. Kuid see pani aluse ka ühele universaalsele keelele, mida me kõik täna kasutame – rahvusvahelisele mõõtühikute süsteemile ehk SI-süsteemile (Système international d'unités, SI). Sama süsteemi ühikutes väljendame täna sisuliselt kõiki tulemusi, alates igapäevaelust kuni universumi kõige kaugemate saladusteni.
Veerand miljon mõõtühikut
Enne Prantsuse revolutsiooni valitses Prantsusmaal sarnaselt teistegi riikidega mõõtühikute osas igapäevane kaos. Riigis kasutati ligi veerand miljonit erinevat mõõtühikut, mis varieerusid piirkonniti ja isegi linnade vahel. Näiteks võis ühe piirkonna „nael“ olla täiesti erinev teise piirkonna „naelast“. See põhjustas igapäevast segadust kaubanduses ja näiteks maksude kogumisel. Kujutage ette kaupmeest, kes pidi pidevalt ümber arvutama ühikuid või taluma vaidlusi selle üle, kui palju midagi tegelikult kaalub või kui pikk miski parasjagu on. Sarnane segadus valitseb kohati tänapäevalgi, näiteks USA-s kasutatav mahuühik pint on erinev Ühendkuningriigi pindist.
Prantsuse revolutsiooniga samaaegselt oli kerkinud esile vajadus luua süsteem, mis oleks universaalne ja õiglane kõigi kodanike jaoks. Revolutsiooni vaimus – vabadus, võrdsus ja vendlus – otsustatigi reformida ka mõõtühikute süsteemi. 1791. aastal otsustas Prantsuse Rahvuskogu standardiseerida pikkusmõõdu ning defineerida see kui üks kümnemiljondik vahemaast põhjapooluselt ekvaatorini. Selle teostamiseks anti ülesanne astronoomidele Jean-Baptiste Joseph Delambre’le ja Pierre Méchain’ile, et nad mõõdaksid vahemaa piki meridiaani Dunkirki (Põhja-Prantsusmaal) ja Barcelona (Põhja-Hispaanias) vahel, mida edasi ekstrapoleerida Barcelonast ekvaatorini ja Dunkirkst põhjapooluseni. Sarnaselt, kuid teistel eesmärkidel, on mõõtnud meridiaani pikkust ka Eesti astronoom Friedrich Georg Wilhelm von Struve.
Kahtlustused spionaažis ja murdunud käeluu
Mõõdetav vahemaa jagati kaheks – põhjapoolne 742,7 km pikkune lõik Dunkirkst Rodez’ni jäi Delambre’i meeskonna mõõta ja lõunapoolne 333 km pikkune osa Rodez’st Barcelonani Méchain’le. Revolutsiooni rahutul ajal tekitasid meridiaanimõõtjate erilised mõõteriistad kohalikes kahtlustusi ning Méchain kui ka Delambre arreteeriti kui võimalikud kontrrevolutsionäärid. Nad küll vabastati, kuid Méchain’i jaoks ei kulgenud meetri väljamõõtmine ka edaspidi lihtsamalt. Õnnetuses murdis ta oma ribid ja käeluu ning lisaks kõigele hakkas ta märkama ebakõlasid kogutud andmetes. Kõik see viis ta depressiooni ning ta kirjutas oma kaasteelisele Delambre’le, et pärast kõike juhtunut on tal soov kaduda ja end mitte kunagi avalikult näidata.
Kuigi Méchain alguses keeldus, veendi teda lõpuks naasma Pariisi, et esitada oma tulemused konverentsil. Delambre esitles oma andmeid, kuid Méchain keeldus seda tegemast. Olles veendunud, et Prantsuse teadlased on oma uurimistulemused võltsinud, lahkus Taani delegaat konverentsilt nördimusega. Sellegipoolest kuulutasid korraldajad teadlaste andmed kehtivateks ja nende põhjal arvutati välja meetri esialgne pikkus. Mõõtmiste põhjal valmistati prototüübid, mis viisid kuulsa plaatinast etaloni loomiseni 1799. aastal.
Hoolimata tunnustusest jäi Méchain’i hinge kahtlus oma mõõtmistulemuste õigsuse osas. Ta püüdis neid viia vastavusse ootustega või vähemalt sellega, mida ta arvas, et temalt oodatakse, ning selgeid probleeme tulemustes ei julgenud ta avalikustada. 1804. aastal suri Méchain kollapalavikku ning saladus läks koos temaga hauda, kuid mitte tema märkmed, mis jõudsid Delambre’i kätte. Ilmnes kurvastav tõsiasi, et märkmed on süstematiseerimata, täis mahakriipsutusi ning kuupäevad olid sageli lahtistelt lehtedelt puudu. Delambre asus märkmeid süstematiseerima.
1830. aastatel analüüsis üks astronoom avaldatud Méchain’i andmeid ning avastas, et ta on teinud vea ja andmeid ka teadlikult muutnud. Kuid ebatäpsused olid siiski tühiselt väikesed.
Prantslaste poolt kasutusele võetud uus mõõtühikute süsteem ja koos sellega ka meeter levisid üle Mandri-Euroopa ning kuna mitmel süsteemi kasutusele võtnud riigil olid ka koloniaalvaldused, jõudsid uued mõõdud ka sinna. 1870. aastateks oli meetri mõõtmise ebatäpsus laialdaselt teada ning teadlaste hulgas tekkis arutelu, kas mõõtühik tuleks korrigeerida, et see vastaks „tõelisele” väärtusele, või säilitada süsteemi järjepidevus ning uut mõõtmist mitte teha. Konservatiivne suund võitis mõistliku argumendiga, et mõõtühiku muutmine põhjustaks rahvusvahelist segadust. Seetõttu oli kasutusse võetud meetri pikkus suhtelise veaga 0,0003 erinev ennustatud „tõelisest“ väärtusest – kaasaegsed satelliidiandmed näitavad ekvaatorist põhjapooluseni kauguse väärtuseks 10 002,29 km 19. sajandil arvutatud 10 000 km asemel. See tähendab, et meeter sai 0,23 mm lühem kui oli plaanitud.
Meetrikonventsioon: algab rahvusvaheline koostöö
19. sajandi keskpaigaks oli selge, et ühtne mõõtmissüsteem on vajalik mitte ainult Euroopas, vaid kogu maailmas. 20. mail 1875 allkirjastasid 17 riigi esindajad Pariisis ajaloolise lepingu – meetrikonventsiooni. Tänavu kevadel möödub sellest 150 aastat.
Meetrikonventsioon lõi aluse rahvusvahelisele koostööle mõõtmiste vallas. Paralleelselt meetrikonventsiooni allkirjastamisega loodi Pariisi lähedal Sevres’is Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Büroo (BIPM). Büroo ülesandeks sai tagada mõõtühikute täpsus, areng ja kättesaadavus kõigile. Meetrikonventsiooniga liitusid hiljem paljud teised riigid ning nüüd on see üleilmne standard.
SI-süsteem koosneb seitsmest põhiühikust: meeter (pikkus), kilogramm (mass), sekund (aeg), amper (elektrivool), kelvin (temperatuur), mool (ainehulk) ja kandela (valgusvoog).
Tänapäeval on meeter defineeritud valguse kiiruse ja aja kaudu: 1 meeter on vahemaa, mille valgus läbib 1/299792458 sekundiga.
Artikkel ilmus Tehnikaülikooli ajakirjas Mente et Manu.