1. Понятие об абсолютных единицах. Большую часть физических величин можно подвести при помощи физических законов к трем основным единицам: длины, массы и времени. Раз будут назначены единицы меры для этих трех родов величин, определятся единицы и для всех других физических величин, благодаря той связи, которая установлена наукою между основными величинами. Исключением являются единицы для температуры и системы световых единиц, так как до сих пор наукою еще не установлена определенная зависимость тепловых и световых явлений от остальных величин, связанных между собою.
Выбор основных единиц произволен, но число их должно быть как можно меньше. Кроме того, они должны удовлетворять следующим важным условиям, а именно:
1) избранные величины должны быть таковы, чтобы можно было очень точно, непосредственно и легко сравнивать их с величинами того же рода;
2) сравнение это должно быть возможным во всякое время, следовательно, нормальные образцы единиц (эталоны) должны быть постоянными, т.-е. величина их не должна изменяться с течением времени;
3) сравнение должно быть возможным повсюду, т. е. нормальные образцы основных единиц во всех местах на земной поверхности должны представлять одни и те же величины.
Наиболее удобным оказалось выбрать за три основные единицы, единицу длины, единицу массы и единицу времени, и от этих трех основных единиц произвели все остальные единицы (за исключением единицы температуры и единицы света). Составленная таким образом система единиц получила название абсолютной системы в том смысле, что раз сделан выбор основных единиц, остальные единицы могут быть поставлены в определенную зависимость от первых и ни от каких других обстоятельств уже не будут зависеть. Слово абсолютный имеет здесь только это значение, и под абсолютными мерами или единицами отнюдь не следует подразумевать мер, выполненных с особенною точностью, или единиц, построенных с совершенством. Этими тремя основными единицами абсолютной системы являются:
1) единица длины — сантиметр;
2) единица массы — грамм;
3) единица времени — секунда.
Единицы составленной таким образом системы называются единицами абсолютной системы сантиметр—грамм—секунда и обозначаются буквами С. G. S. Эта совокупность основных механических единиц названа также, для краткости, системой С. G. S. (сантиметр—грамм—секунда). В этой главе мы впредь будем обозначать всякую длину, измеренную в сантиметрах, буквой С, массу, выраженную в граммах, буквой G, и время, выраженное в секундах, буквой S.
К вышеприведенным основным единицам могут быть приведены все остальные единицы, которые в отличие от основных единиц называются производными единицами.
Все производные единицы выражаются символически посредством вышеприведенных трех обозначений формулами, указывающими на математическую зависимость производной единицы от трех основных единиц. Эту математическую зависимость обозначают обыкновенно показателями степени при основных единицах, при чем показатели степени могут быть целыми или дробными, положительными или отрицательными числами; степени называют измерениями единицы относительно длины, массы и времени, а произведение этих степеней, т.-е. все выражение называют измерением соответствующих производных единиц и обозначают прибавлением спереди слова измерение.
Здесь уместно будет отметить, что в настоящее время французами построена новая система MTS [метр, тонна, секунда], тождественная с системой CGS. Ниже мы ограничимся лишь перечислением некоторых единиц, определяемых согласно этой новой системы:
Тонна (t) — единица массы = 1000 кг массы.
Стэн (sn) — единица силы [t. m. s-2] = 108 дин = 102 кг силы [кг веса] = 0,102 тонны веса.
Пьеза [pz] — единица давления [m-2.sn] = 0,0102 кг. см.-2 = 0,00987 атмосферы.
Килоджоуль [kJ] — единица работы [стэн-метр] [m. sn] = 1010 эргов = 102 кг-метрам.
Киловатт [kW] — единица мощности [стэн-метр в секунду] [m. sn. s-1] = 1010 эрг. сек.-1 = 102 кг. м. сек-1 = 1.36 пар. лош. силы.
Термия [th] единица количества тепла = 1000 больших калорий.