SI (sistema)

SI (sutrump. pranc. Le système international d’unités) – tarptautinė matavimo vienetų sistema, priimta 1960 m. 11-oje Tarptautinėje matų ir svorių konferencijoje (pranc. Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM), kurioje dalyvavo 36 valstybės (įskaitant JAV). Sistema SI turi septynis pagrindinius vienetus – metrą, kilogramą, sekundę, amperą, kelviną, kandelą ir molį.

2018 m. lapkričio 26 d. CGPM nutarė pakeisti sistemos SI pagrindinių fizikinių dydžių vienetų apibrėžimus ir susieti juos su patikslintomis fundamentaliųjų gamtos konstantų vertėmis. Naujoji SI įsigaliojo 2019 m. gegužės 20 d.

 Istorija 
Dešimtainės metrinės matų sistemos idėja priskiriama vienam iš Londono karališkosios draugijos įkūrėjų, filosofui ir dvasininkui Dž. Vilkinsui (1614–1672). Tačiau idėja buvo įgyvendinta tik po revoliucijos Prancūzijoje, kai jos Konstitucinė asamblėja 1795 m. nutarė įvesti visai naują ir daug patogesnę matų sistemą, kurios kartotinių vienetų santykiai būtų dešimties pagrindu (pvz., 1 kg = 1000 g). Tikėtasi, jog  naujos sistemos įvedimas sutiktų mažiau pasipriešinimo nei vienos kurios šalies matų primetimas kitoms šalims. 1799 m. Respublikos archyve Paryžiuje buvo įkurdinti pirmieji du platininiai etalonai – metro, kurio ilgis susietas su Žemės perimetru, ir kilogramo, lygaus litro vandens masei esant +4 °C temperatūrai. Vėliau sistema papildyta sekunde, apibrėžta remiantis astronominiais reiškiniais. Atsirado sistema CGS, kurios pagrindas – centimetras, gramas ir sekundė.

1875 m. septyniolika šalių pasirašė Metro konvenciją. Metro konvencija įkūrė Tarptautinį svorių ir matų biurą (pranc. Bureau International des Poids et Mesures, BIPM), pavaldų Generalinei svorių ir matų konferencijai (pranc. Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) ir prižiūrimą Tarptautinio svorių ir matų komiteto (pranc. Comité International des Poids et Mesures, CIPM). Be to, Generalinė konferencija numatė nuolatinę organizacinę struktūrą, kuria remdamosi valstybių narių vyriausybės išvien veiks visais matavimo vienetų klausimais.

Po Konvencijos imta kurti naujus metro ir kilogramo prototipus, kuriuos 1889 m. patvirtino I CGPM. Kartu su astronomine sekunde šie vienetai sudarė sistemą MKS (metras, kilogramas, sekundė). Vėliau sistema papildyta elektros srovės stiprumo vienetu amperu. Sistema MKSA patvirtinta 1946 m. 1954 m. ji papildyta temperatūros vienetu kelvinu ir šviesos intensyvumo vienetu kandela. 1960 m. sistemai suteiktas Tarptautinės vienetų sistemos (pranc. Système International d’Unités), arba tiesiog SI, vardas. Galiausiai po ilgų diskusijų 1971 m. SI buvo papildyta medžiagos kiekio vienetu moliu ir nuo to laiko SI turi septynis pagrindinius vienetus. 2018 m. lapkričio 26 d. CGPM nutarė sistemos SI pagrindinių fizikinių dydžių vienetų apibrėžimus pakeisti ir nuo 2019 m. gegužės 20 d. susieti juos su patikslintomis fundamentaliųjų gamtos konstantų vertėmis.

 Pagrindinių sistemos SI vienetų apibrėžimai, įsigalioję 2019 m. gegužės 20 d 
 Pavadinimas Simbolis Dydis Apibrėžimas Metras  m  Ilgis Metras apibrėžiamas nustatant, kad šviesos greičio vakuume c skaitinė vertė yra fiksuota ir lygi 299 792 458, greitį išreiškus vienetu m/s, kur sekundė apibrėžiama remiantis ∆νCs verte. Kilogramas  kg  Masė Kilogramas apibrėžiamas nustatant, kad Planko konstantos h skaitinė vertė yra fiksuota ir lygi 6,626 070 15 × 10-34, Planko konstantą išreiškus vienetu J s, kuris lygus kg m² s-1, kur metras ir sekundė yra apibrėžti remiantis c ir ∆νCs vertėmis. Sekundė  s  Laikas Sekundė apibrėžiama nustatant, kad cezio dažnio ∆νCs – cezio-133 atomo pagrindinės būsenos hipersmulkiosios sandaros nesutrikdyto šuolio dažnio – skaitinė vertė yra fiksuota ir lygi 9 192 631 770, dažnį išreiškus vienetu Hz, kuris lygus s-1. Amperas  A  Elektros srovės stipris Amperas apibrėžiamas nustatant, kad elementariojo krūvio e skaitinė vertė yra fiksuota ir lygi 1,602 176 634·10-19, elementarųjį krūvį išreiškus vienetu C, kuris lygus A s, sekundę apibrėžiant remiantis ∆νCs verte. Kelvinas  K  Termodinaminė temperatūra Kelvinas apibrėžiamas nustatant, kad Bolcmano konstantos k skaitinė vertė yra fiksuota ir lygi 1,380 648×10-23, Bolcmano konstantą išreiškus vienetu J K-1, kuris lygus kg m² s-2 K-1, kilogramą, metrą ir sekundę apibrėžiant remiantis h, c ir ∆νCs vertėmis. Kandela  cd  Šviesos stipris Kandela apibrėžiama nustatant, kad 540 × 1012 Hz dažnio vienspalvės spinduliuotės šviesinio veiksmingumo Kcd skaitinė vertė yra fiksuota ir lygi 683, šviesinį veiksmingumą išreiškus vienetu lm W-1, kuris lygus cd sr W-1, arba cd sr kg-1 m-2 s3, kilogramą, metrą ir sekundę apibrėžiant remiantis h, c ir ∆νCs vertėmis. Molis  mol  Medžiagos kiekis Vieną molį sudaro tiksliai 6,022 140 76 × 1023 elementariųjų dalelių. Šis skaičius yra fiksuota Avogadro konstantos NA skaitinė vertė, išreikšta vienetu mol-1 ir vadinama Avogadro skaičiumi.
Sistemos medžiagos  kiekis (simbolis – n) yra nurodytų  elementariųjų dalelių kiekio matas. Elementarioji dalelė gali būti atomas, molekulė, jonas, elektronas arba bet kuri kita dalelė ar nurodyta dalelių grupė.

 Patikslintos fundamentaliųjų gamtos konstantų, kuriomis nuo 2019-05-20 grindžiami sistemos SI pagrindinių vienetų apibrėžimai, vertės 
+KonstantaSimbolisSkaitinė vertėVienetasCs hipersmulkiosios sandaros šuolio dažnis∆νCs9 192 631 770Hzšviesos greitis vakuumec299 792 458m s–1Planko konstantah6,626 070 15 x 10–34J selementarusis krūvise1,602 176 634 x 10–19CBolcmano konstantak1,380 649 x 10–23J K–1Avogadro konstantaNA6,022 140 76 x 1023mol–1šviesinis veiksmingumasKcd683lm W–1
Tai tikslios konstantų vertės; jos neturi neapibrėžties. Hercas, džaulis, kulonas, liumenas ir vatas, kurių simboliai yra atitinkamai Hz, J, C, lm ir W, yra susiję su sekunde, metru, kilogramu, amperu, kelvinu, moliu ir kandela, kurių simboliai yra atitinkamai s, m, kg, A, K, mol ir cd, šiais sąryšiais: Hz = s–1, J = kg m² s–2, C = A s, lm = cd m² m–2 = cd sr ir W = kg m² s–3. Simboliu sr žymimas erdvinio kampo vienetas steradianas.

 Išvestiniai vienetai 
Iš pagrindinių vienetų, imant jų įvairių laipsnių sandaugas, galima sudaryti išvestinius vienetus. Šiuo metu oficialiai priimti 22 išvestiniai vienetai, turintys savo pavadinimus:

 Pavadinimas Simbolis Dydis Ryšys su pagrindiniais vienetais radianas  rad  kampas  rad = m/m steradianas  sr  erdvinis kampas  sr = m²/m² hercas  Hz  dažnis  Hz = s-1 niutonas  N  jėga  N = m·kg·s-2 paskalis  Pa  slėgis  Pa = m-1·kg·s-2 džaulis  J  darbas, energija, šilumos kiekis  J = m²·kg·s-2 vatas  W  galia, spinduliuotės srautas  W = m²∙kg∙s−3 kulonas  C  elektros krūvis  C = s·A voltas  V  elektrinių potencialų skirtumas V = m²·kg·s-3·A-1 faradas  F  elektrinė talpa  F = m-2·kg-1·s4·A² omas  Ω  elektrinė varža, impedansas Ω = m²·kg·s-3·A-2 simensas  S  elektrinis laidumas  S = m−2∙kg−1∙s³∙A² vėberis  Wb  magnetinis srautas  Wb = m²·kg·s-2·A-1 tesla  T magnetinio srauto tankis (magnetinė indukcija) T = kg·s-2·A-1 henris  H  induktyvumas  H = m²·kg·s-2·A-2 Celsijaus laipsnis  °C  Celsijaus temperatūra °C = K liumenas  lm  šviesos srautas  lm = cd∙sr liuksas  lx  apšviestumas  lx = cd∙sr m-2 bekerelis  Bq  radioaktyvumas (skilimų skaičius per laiko vienetą)  Bq = s-1 grėjus  Gy  sugertoji jonizuojančiosios spinduliuotės dozė, kerma  Gy = m²∙s−2 sivertas  Sv  lygiavertė jonizuojančiosios spinduliuotės dozė  Sv = m²∙s−2 katalas  kat   katalizės aktyvumas  kat = mol∙s−1

 Kiti susiję vienetai 
Iš pagrindinių vienetų bei išvestinių vienetų, turinčių savo pavadinimus, imant jų įvairių laipsnių sandaugas, galima sudaryti be galo daug kitų vienetų, kurie savo atskirų pavadinimų, tokių kaip voltas ar omas, neturi. Toliau pateikti kai kurie tokių vienetų pavyzdžiai:
 Vienetas Simbolis Dydis Ryšys su pagrindiniais vienetais kvadratinis metras m²plotas m² kubinis metras m³tūris m³ metras per sekundę m/sgreitis m·s-1 kubinis metras per sekundę m³/s tūrinis srautas m³·s−1 metras per sekundę kvadratu m/s²pagreitis m·s-2 radianas per sekundę rad/skampinis greitis, kampinis dažnis  s−1radianas per sekundę kvadraturad/s2kampinis pagreitiss-2 niutonas sekundė N·sjudesio kiekis, impulsas kg·m·s−1 niutonas metras sekundė N·m·sjudesio kiekio momentas kg·m²·s−1 niutonas metras N·mjėgos momentas kg·m²·s−2 atvirkštinis metras m−1bangos skaičius m−1 kilogramas kubiniam metrui kg/m³tankis m-3·kg kubinis metras kilogramui m³/kgsavitasis tūris kg−1·m³ molis kubiniam metrui mol/m³ medžiagos kiekio koncentracija m−3·mol kubinis metras moliui m³/molmolinis tūris m³·mol−1 džaulis kelvinui J/Kšiluminė talpa, entropija kg·m²·s−2·K−1 džaulis kelvinui moliui J/(K·mol) molinė šiluminė talpa, molinė entropija kg·m²·s−2·K−1·mol−1 džaulis kelvinui kilogramui J/(K·kg)savitoji šiluminė talpa, savitoji entropija m²·s−2·K−1 džaulis moliui J/mol molinė energija kg·m²·s−2·mol−1 džaulis kilogramui J/kg savitoji energija m²·s−2 džaulis kubiniam metrui J/m³ energijos tankis kg·m−1·s−2 niutonas metrui N/m = J/m² paviršiaus įtemptis kg·s−2 vatas kvadratiniam metrui W/m² šilumos srauto tankis, energinė apšvieta kg·s−3 vatas metrui kelvinuiW/(m·K)šiluminis laidis kg·m·s−3·K−1 kvadratinis metras sekundei m²/s kinetinė klampa, koncentracinės difuzijos koeficientas m²·s−1 paskalis sekundė Pa·s = N·s/m² dinaminė klampa kg·m−1·s−1 kulonas kubiniam metrui C/m³elektros krūvio tankis m−3·s·A amperas kvadratiniam metrui A/m²elektros srovės tankis A·m−2 simensas metrui S/m savitasis elektrinis laidumas kg−1·m−3·s³·A² omas metras Ω·m savitoji elektrinė varža kg·m³·s−3·A−2 faradas metrui F/mdielektrinė skvarba kg−1·m−3·s4·A² henris metrui H/mmagnetinė skvarba kg·m·s−2·A−2 voltas metrui V/m = N/Celektrinio lauko stiprumas m·kg·s-3·A-1 amperas metrui A/mmagnetinio lauko stiprumas m-1·A kandela kvadratiniam metrui cd/m²skaistis cd·m−2 kulonas kilogramui C/kgapšvita (Rentgeno ir gama spindulių) kg−1·s·A grėjus per sekundę Gy/ssugertosios dozės greitis m²·s−3

 Priešdėliai 

Jei prieš vieneto pavadinimą prirašytas vienas šių priešdėlių, tai reiškia, kad vienetas sudaro atitinkamą dalį to vieneto/kiekį tų vienetų, jei jis būtų be priešdėlio:

 Daliniai dydžiai Kartotiniai dydžiai Reikšmė Simbolis Pavadinimas Reikšmė Simbolis Pavadinimas 10–1 d deci- 101 da deka- 10–2 c centi- 10² h hekto- 10–3 m mili- 10³ k kilo- 10–6 µ mikro- 106 M mega- 10–9 n nano- 109 G giga- 10–12 p piko- 1012 T tera- 10–15 f femto- 1015 P peta- 10–18 a ato- 1018 E eksa- 10–21 z zepto- 1021 Z zeta- 10–24 y jokto- 1024 Y jota-

 Nuorodos 
 Tarptautinis svorių ir matų biuras (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)
 Matavimo vienetų perskaičiavimo įrankis