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Donnerstag, 08.12.2016
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Der moderne Meter wird 30 Jahre alt

Am 20. Oktober 1983 wurde der Meter anhand der Lichtgeschwindigkeit neu definiert

Es gibt Messmethoden, die kann jedes Kind anwenden. Zum Beispiel bei Gewitter. Wenn es blitzt, wird gezählt – bis zum Donner. Die gezählten Sekunden geteilt durch 3 ergeben die Entfernung des Gewitters in Kilometern. Das Prinzip dabei ist erstaunlicherweise dasselbe wie das der offiziellen Definition der Längenmaßeinheit Meter, die in Kürze 30 Jahre alt werden wird: Aufgrund einer konstanten Geschwindigkeit wird anhand einer gemessenen Zeit eine Strecke festgelegt.
Die Entwicklung des Meters - vom Metallstab über die Kryptonlampe zur Geschwindigkeit von Laserlicht

Die Entwicklung des Meters - vom Metallstab über die Kryptonlampe zur Geschwindigkeit von Laserlicht

Lange Zeit war der Urmeter ein konkreter Gegenstand – ein Stab aus einer Edelmetall-Legierung. Er entstand nach der französischen Revolution, als beschlossen wurde, die Längeneinheit der neuen Zeit auf eine überall gültige Konstante zu gründen. Die französische Nationalversammlung legte dafür den damals noch durch Paris verlaufenden Nullmeridian fest. Der zehnmillionste Teil dessen Strecke zwischen Nordpol und Äquator sollte den neuen Meter ausmachen. 1799 wurde der daraus berechnete Urmeter in Platin gegossen, ab 1889 verwendete man einen stabileren Platin-Iridium-Stab. Ein Meter war nun der „Abstand der Mittelstriche der auf dem Urmeterstab in Sèvres angebrachten Strichgruppe bei 0 °C“.

Das Problem dieser Definition war jedoch, dass sie temperaturabhängig war, denn Metall dehnt sich bei Wärme aus und schrumpft bei Kälte. Außerdem ist ein Gegenstand wie ein Metallstab über längere Zeit nicht stabil, er verliert an Substanz. Eine orts- und zeitunabhängige Konstante musste her. Diese fanden Wissenschaftler in den Wellenlängen von Licht. Wilhelm Kösters und Johann Engelhard entwickelten 1951 an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig eine Kryptonlampe, die rotes Licht mit der damals stabilsten und reproduzierbarsten Wellenlänge erzeugt.

Meterdefinition aufgrund der Kryptonlampte

Meterdefinition aufgrund der Kryptonlampte

Diese Lampe bot 1960 die Grundlage für die Neudefinition des Meters als das „1.650.763,73-fache der Vakuumwellenlänge des Lichts, das von einem Krypton-86-Atom ausgesandt wird“. Der Meter war damit die erste Einheit, die auf einer atomaren Konstante beruhte. Durch die Unabhängigkeit von äußeren Einflüssen ließ sich der Meter außerdem zehnmal genauer als zuvor bestimmen.


Laserlicht ermöglicht Präzision


Die Entdeckung des Lasers ermöglichte präzise Lichtquellen mit immer stabileren Wellenlängen. Danach sah es so aus, als müsste die Meterdefinition immer häufiger an die technische Entwicklung angepasst werden, um so präzise wie möglich zu sein. Darum wurde die Längeneinheit schließlich an eine unveränderliche Naturkonstante gebunden: Die Lichtgeschwindigkeit. Im Vakuum wurde sie auf exakt 299.792.458 m/s festgelegt und der Meter am 20. Oktober 1983 von der 17. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) darüber definiert: Ein Meter ist seither die Strecke, die Licht in einer 299.792.458stel Sekunde im Vakuum zurücklegt. Dieses Prinzip wird auch bei realen Messungen angewendet, zum Beispiel bei modernen Entfernungsmessgeräten, wie man sie im Baumarkt kaufen kann. Sie sind so etwas wie eine Stoppuhr mit Laser. Sie messen die Zeit, die ein Lichtpuls vom Gerät zur Wand und zurück benötigt, und errechnen daraus den Abstand.
(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 17.10.2013 - AKR)
 
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