وحدة قياس الطول

تمهيد

للقياس أهمية كبيرة في حياة الناس، فعن طريق القياس يعرفون العديد من الأشياء المهمة عن الكون من حولهم، ويسيّرون التعاملات فيما بينهم، ولهذه الأسباب كان لا بدّ من تعريف وحدات للقياس ليتمكن الناس من قياس الكميات، والحكم على مقدارها وكميتها، وليتمكنوا من مقارنة الكميات التي هي من نفس النوع. وتعتبر القياسات الثلاثة: الطول، والكتلة، والزمن، أساسيةً جداً في تعريفنا للكميات الأخرى، حيث إننا وباستخدام وحداتها نستطيع تعريف معظم الوحدات الأخرى. وعادةً ما يُنسب اسم نظام الوحدات لها؛ فمثلاً يُعرف النظام العالمي للوحدات بنظام م - كغ - ث (أي متر-كيلوغرام-ثانية)، والنظام البريطاني يُعرف بنظام سم - غ - ث (أي سنتيمتر-غرام-ثانية) حيث إن الترتيب للوحدات كان طول - كتلة - زمن. ويوجد بالتأكيد قياسات أخرى أساسية تساعدنا في تعريف وحدات أعقد مثل التيار، ودرجة الحرارة وغيرها، إلّا أنّ الطول، والكتلة، والزمن، تستخدم في تعريف معظم الوحدات، ويظل مفهوم كل واحدة منها أساسيّاً أكثر من مفاهيمٍ أخرى؛ كمفهوم التيار ودرجة الحرارة.[1][2]

وفي النظام العالمي للوحدات، الوحدة المستخدمة لقياس الطول (أو المسافة) هي وحدة المتر (م)، حيث إنّ المتر الواحد يُعرّف على أنه طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ في زمن مقداره 1/299792458 من الثانية، حيث إنّ سرعة الضوء هي ثابت كونيّ لا تتغير إطلاقاً. وأمّا في النظام البريطاني، فإنّ وحدة قياس الطول هي السنتيمتر (سم) والذي هو 1/100 من المتر.[1]

وحدات قياس الطول

يستخدم الناس المتر، لقياس طول إنسانٍ ما على سبيل المثال، أو لقياس طول شجرةٍ ما، أو طول حائطٍ، أو سور منزلٍ. ويمكن تجزئة المتر، كأن يتم تقسيمه لوحداتٍ أصغر لقياس أطوال أقصر، أو أن تتمّ مضاعفته لقياس أطوال ومسافات أكبر.

مضاعفات المتر

• الكيلومتر (كم): إنّ 1كم = 103م = 1000م. ويعتبر الكيلومتر وحدة الطول المناسبة عند التحدث عن مسافات جغرافية (مسافات بين الدول والأقاليم)، كما ويمكن استخدام الكيلومتر لقياس ارتفاع الغلاف الجوي عن مستوى سطح البحر.[3]
• الوحدة الفلكية: تُعرف الوحدة الفلكيّة على أنها متوسط المسافة بين الأرض والشمس (حيث إن المسافة بين الأرض والشمس تكون أكبر ما يمكن عندما تكون الأرض في أوج مدارها، وأقل ما يمكن عندما تكون في حضيض مدارها، ذلك أنّ مدار الأرض حول الشمس يمثل قطع ناقص) والوحدة الفلكية الواحدة تساوي 1.5×1011م وتساوي أيضاً 150 مليون كم، وهي مناسبة لقياس المسافات ضمن نظامنا الشمسي.[4]
• السنة الضوئية: وهي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة أرضية واحدة، وهي وحدة لقياس المسافات البين نجمية (أي المسافات بين النجوم)، حيث إنّ السنة الضوئية الواحدة تساوي 9.4607×1015م أو 9.4607×1012كم أو 63,241 وحدة فلكية.[5][6]
• الفرسخ الفلكي: هي وحدة قياس للمسافات الكبيرة جداً، وعادةً ما تستخدم ضمن نطاق المجرة، وهي تساوي 3.09×1016م أو 3.26 سنةً ضوئية. وجرت العادة أن يستخدم العلماء والأكاديميون مضاعفات الفرسخ الفلكي (مثل الكيلو فرسخ؛ والتي تساوي 103 فرسخ، أو الميجا فرسخ؛ والذي يساوي 106فرسخ، أو الجيجا فرسخ؛ والتي تساوي 109فرسخ) لقياس المسافات البين مجريّة، والمسافات التي تفصل العناقيد المجريّة. ومثال على المسافات المقاسة بالفرسخ الفلكي هو بعد نجم ألفا قنطورس عنا والذي يبلغ 1.31 فرسخ، وكذلك سمك قرص مجرة درب التبانة، والذي يبلغ 100 فرسخ فلكي، بينما طول نصف قطر المجرة هو 1 كيلو فرسخ، بينما تبعد أقرب مجرة عنا، والتي هي مجرة أندروميدا مسافة 0.74 ميغا فرسخ.[7]

أجزاء المتر

بزيادة صغر الأشياء نحتاج لأجزاء أصغر من المتر حتى نسهل على أنفسنا تسميتها، ولكن لا زلنا نحتاج لتعريف المتر حتى نتمكن من الإحساس بصغر هذه الأشياء.

• السنتيمتر (سم): وهو جزء من مئة جزء من المتر (1سم= 0.01م= 1×10-2م)، أو بكلاماتٍ أخرى فإنّ كل 100سم يكافئ 1م. والأشياء المقاسة بالسنتيمتر كثيرة في حياتنا اليومية؛ مثل طول القلم، وطول الدمية، وغيرها.[8]
• المليمتر (مم): وهو جزء من ألف جزء من المتر (1مم= 0.001م= 1×10-3م)، أي أن 1000مم تكافئ 1م، أو جزء من عشرة أجزاء من السنتيمتر (1مم= 0.1سم= 1×10-1سم)، أي أنّ 10مم تكافئ 1سم. ومن الأشياء المقاس بالمليمتر؛ نصف قطر عدسة كاميرا الهاتف النقال، أو سمك الهاتف النقال، وغيرها.[9]
• المكرون (الميكرومتر): وهو جزء من مليون جزء من المتر (1 مكرون= 1×10-6م)، والمكرون مستخدم في قياس سمك أو نصف قطر الأجسام المجهريّة مثل البكتيريا المجهريّة، ويمكن الحديث عن الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء بالمكرون.[10]
• النانومتر: وهو جزء من مليار جزء من المتر (1 نانومتر= 1×10-9م)، والنانومتر وحدة قياس للأشياء الصغيرة جداً، مثل الذرات والجزيئات، فعلى سبيل المثال فإن قُطر جزيء الماء أقل من 1 نانومتر. وهناك أيضاً ما يُدعى تكنولوجيا النانو؛ والتي هي تقنية مهتمة بصناعة الآلات الصغيرة جداً.[11] كما أن الطول الموجي للضوء المرئي يُقاس بالنانومتر، حيث أنه يتراوح ما بين 380 نانومتر إلى 700 نانومتر.[12]
• الأنجستروم: الأنجستروم الواحد يساوي 10-10م، وهذه الوحدة مستخدمة بشكلٍ أساسي لقياس الأطوال الموجية للطيف الكهرومغناطيسي.[13]
• البيكومتر: البيكومتر الواحد يساوي 10-12م، وهذه الوحدة مستخدمة لقياس الأبعاد الذرية (أبعاد الذرات).[14]
• الفمتومتر: الفمتومتر الواحد يساوي 10-15م، وهذا الطول الصغير جداً هو للأنوية، فعلى سبيل المثال نصف قطر نواة الكربون هو 4 فمتومتر.[15]

أقصر طول في الكون

تبقّى لنا الحديث أخيراً عن أقصر طول موجود في هذا الكون، والذي هو طول بلانك، والذي يساوي 1.6×10-35م، وعند هذا الطول تختفي الأفكار الكلاسيكية عن الجاذبية والزمان والمكان، وتسود أفكار ميكانيكا الكم.[16]

المراجع

1. ^ أ ب "Units of Measurements ", National Physics Laboratory, Retrieved 14-12-2017. Edited.
2. ↑ "Units: CGS and MKS", University of North Carolina, Retrieved 15-12-2017. Edited.
3. ↑ "Kilometer", Dictionary.com, Retrieved 15-12-2017. Edited.
4. ↑ Raymond A. Serway (2004), Physics for Scientists and Engineers, USA: Thomson Brooks/Cole, Page 414, Part 6th edition.
5. ↑ Bruce McClure (28-8-2017), "How far is a light-year?"، Astronomy Essentials, Retrieved 15-12-2017. Edited.
6. ↑ Fraser Cain (2-7-2017), "HOW FAR IS A LIGHT YEAR?"، Universe Today, Retrieved 15-12-2017. Edited.
7. ↑ Arnab Rai Choudhuri (2010), Astrophysics For Physicists , New York : Cambridge University Press, Page 2. Edited.
8. ↑ "Centimeter", Dictionary.com, Retrieved 15-12-2017. Edited.
9. ↑ "Millimeter", Dictionary.com, Retrieved 15-12-2017. Edited.
10. ↑ The Editors of Encyclopædia Britannica, "Micrometer"، Britannica, Retrieved 15-12-2017. Edited.
11. ↑ Lynn Charles Rathbun (5-11-2013), "How Big is a Nanometer?"، nanooze, Retrieved 15-12-2017. Edited.
12. ↑ "Visible Light", NASA, Retrieved 15-12-2017. Edited.
13. ↑ "Angstrom", Britannica, Retrieved 15-12-2017.
14. ↑ "Picometer", Your Dectionary, Retrieved 15-12-2017.
15. ↑ George F. Bertsch, Sharon Bertsch McGrayne, James Trefil (12-7-2017), "Atom"، Britannica, Retrieved 15-12-2017.
16. ↑ "What is Planck Length?", Physlink, Retrieved 15-12-2017. Edited.