Siirry sisältöön
21.10.2019 Artikkeli

Mittayksiköt osa jokapäiväistä elämäämme

Mittaaminen ja mitat ovat luonnollinen osa arkipäiväämme. Päivittäiset puheenaiheet vilisevät mittauksiin liittyviä asioita: päivän pituus, bussin tai metron vuoroväli ja ilman lämpötila, auton nopeus ja kauppakassin paino.

Ostamme polttoainetta ja maitoa mittojen mukaan, sähkö- ja vesilaskumme perustuvat mittauksiin, kylpyhuoneen vaaka ei valehtele, kuten ei myöskään poliisin nopeustutka. Lääkkeiden ainesosien määrät ja verikokeiden tulokset täytyy tietää tarkasti, jotta terveytemme olisi turvattu. Tekniikan kehitys, teollisuustuotanto ja tuotekehitys ovat ratkaisevasti riippuvaisia täsmällisistä mittauksista.

Mittaamalla saatuja tietoja voidaan ymmärtää ja käyttää paikallisessa ja maailmanlaajuisessa kanssakäynnissä vain, jos meillä on käytössä yhteisesti hyväksytyt käsitteet yli kielirajojen. Tarvitaan ainakin mittausten peruskäsitteitä koskevat standardisoidut sanastot, kansainvälinen yksikköjärjestelmä, yhtenäistetyt matemaattiset merkit ja merkinnät sekä alkuaineiden tunnukset.

SI-yksikköjärjestelmä, mikä se on?

Käyttämämme mittayksiköt kuuluvat kansainvälisen SI-yksikköjärjestelmään. Perusyksikköjä järjestelmässä on seitsemän. Niistä suurelle yleisölle tunnetuimmat ovat pituuden yksikkö metri (m), massan yksikkö kilogramma (kg), ajan yksikkö sekunti (s), sähkövirran yksikkö ampeeri (A) ja termodynaamisen lämpötilan yksikkö kelvin (K). Yksikköihin kuuluvat myös ainemäärän yksikkö mooli (mol) ja valovoiman yksikkö kandela (cd). Järjestelmässä on nimetty ja määritelty myös kymmeniä johdannaisyksiköitä, jotka saadaan perusyksiköistä yksinkertaisilla laskutoimituksilla. Esimerkiksi nopeuden SI-yksikkö on metriä sekunnissa (m/s).

Monen perusyksikön määritelmät perustuivat pitkään prototyyppeihin. Esimerkiksi metrin perusstandardi oli 1889-1990 Pariisissa Kansainvälisen paino- ja mittaustoimisto BIPM:n tiloissa säilytettävä platina-iridiumseoksesta tehty tanko. Huolimatta äärimmäisen huolellisesta säilytyksestä metrin prototyypissä tapahtui vuosien mittaan vähäisiä muutoksia. Tästä syystä päädyttiin määrittelemään perusyksiköt erilaisten luonnonvakioiden avulla. Metrin mitaksi määriteltiin matka, jonka valo kulkee tyhjiössä 1/299792458 sekunnissa. Perusyksiköistä viimeisenä kilogramman määritelmä perustui Pariisissa säilytettävään prototyyppiin. 

Kilogrammalle hyväksyttiin marraskuussa 2018 uusi luonnonvakioihin perustuva määritelmä. Se otettiin käyttöön 20. toukokuuta 2019. Kilogramman suuruus pysyi uudistuksessa ennallaan. Uusi määritelmä hyväksyttiin yksimielisesti Ranskan Versaillesissa 16.11.2018 koolla olleessa 26. Yleisessä paino- ja mittakonferenssissa. Siinä hyväksyttiin uudet määritelmät myös ampeerille, kelvinille ja moolille. Nyt ne myös määritellään luonnonvakioiden kautta. Pituuden, ajan ja valovoiman mittayksikköjen määritelmien sananmuotoja puolestaan uusittiin Versaillesin kokouksessa.

Ennen samannimiset mittayksiköt olivat erisuuruisia

Ennen standardisoituihin mittayksiköihin siirtymistä käytettiin toisistaan poikkeavia mittayksiköitä, jotka yleensä ovat perustuneet ihmisen ruumiinosien mittoihin. Eri maissa ja jopa samassa maassa eri paikkakunnilla käytetyt samannimiset mittayksiköt poikkesivat toisistaan. Esimerkiksi pituusyksiköllä jalka oli 15 eri pituutta Euroopassa 1700-luvulla. Tästä aiheutui suurta sekaannusta etenkin kaupankäynnissä.

Vuonna 1825 käyttöön otettu brittiläinen yksikköjärjestelmä oli ensimmäinen kansainvälinen yksikköjärjestelmä. Se otettiin käyttöön kaikissa Kansanyhteisön maissa. Järjestelmä ei perustu kymmenjärjestelmään vaan pituusyksiköissä jalka on 12 tuumaa, jaardi 3 jalkaa ja maili 1760 jaardia.  Ennen kuin Ranskassa vallankumouksen yhteydessä vuonna 1799 ensimmäisenä maailmassa astui voimaan laki metrijärjestelmästä, arvioidaan Ranskassa olleen käytössä 250 000 mittayksikköä. Silloin oli tavallista, että kyläläinen joutui käyttämään samasta tuotteesta kolmea yksikköä, joista yhtä torilla, toista kirkon kymmenysten maksamiseen ja kolmatta vuokran maksamiseen maanomistajalle.  Ainoastaan ajan yksiköt tunti, minuutti ja sekunti sekä kulmayksiöt olivat samat kaikkialla Euroopassa.

Metrisopimukseen vuonna 1875

Vuonna 1875 kaikkiaan 17 valtiota solmi metrisopimuksen ja sitoutui yhtenäistämään ja kehittämään kansainvälistä kymmenjärjestelmään pohjautuvaa metrijärjestelmää. Metrin pituudeksi sovittiin yksi kymmenesmiljoonasosa etäisyydestä päiväntasaajalta pohjoisnavalle.

Suomi siirtyi metrijärjestelmään vuonna 1886 keisari Aleksanteri III:n antamalla asetuksella. SFS vahvisti ensimmäisen metrijärjestelmän standardin (SFS A.I.11) vuonna 1933. SI-järjestelmän laajamittainen käyttöönotto tapahtui maassamme 1970-luvun alkupuolella. Vuonna 1971 vahvistettiin ensimmäinen SI-yksikköjärjestelmää käsittelevä suomalainen standardi (SFS 2300) ja nykyisin SI-yksikköjärjestelmän perusstandardi on maailmanlaajuinen (SFS-EN ISO 80000-1). SFS:n julkaisema SI-opas kertoo kootusti mittayksiköistä.

Alkuperäiseen metrijärjestelmään sisältyivät vain pituuden, pinta-alan, tilavuuden ja painon yksiköt. Vuonna 1960 kansainvälinen kongressi vahvisti laajennetun yksikköjärjestelmän nimeksi SI-järjestelmä.

Metrijärjestelmä on voimassa kaikkialla maailmassa Yhdysvaltoja, Myanmaria ja Liberiaa lukuun ottamatta. Yhdysvalloissakin metrijärjestelmä hyväksyttiin lailliseksi vuonna 1866, mutta se ei ole pakollinen. 

Yhdysvallat omissa mitoissaan

Yhdysvalloissakin saattaisi metrijärjestelmä olla käytössä elleivät merirosvot olisi puuttuneet peliin.  Vuonna 1793 kasvitieteilijä ja aristokraatti Joseph Donbay oli matkalla laivalla Ranskasta Yhdysvaltoihin mukanaan tarkalleen metrin mittainen tanko ja tasan kilon painoinen kuparisylinteri. Esineet oli tarkoitus esitellä Yhdysvaltain ulkoministerinä tuolloin toimineelle Thomas Jeffersonille maan houkuttelemiseksi siirtymään metrijärjestelmään. Donbayn matkasta kertoi Yle syyskuussa 2017 .

Atlantilla riehunut myrsky pakotti Donbayn laivan Karibianmerelle, jossa se joutui merirosvojen kynsiin. Tarkkaan ottaen kyseessä eivät olleet merirosvot, vaan kaapparit, joilla oli Britannian majesteetin valtuutus riisua toisen valtion lipun alla purjehtivia aluksia kalleuksista. Epäonninen Donbay joutui vangiksi ja kuoli hieman myöhemmin vankilassa.

Ranskassa ei lannistuttu epäonnistumisesta, vaan pian matkaan lähti toinen lähettiläs. Lähettilään saapuessa perille, oli tilanne Yhdysvalloissa muuttunut. Ulkoministeriksi oli noussut Edmund Randolph, joka ei ilmeisesti ollut yhtä kiinnostunut mittaamisesta kuin edeltäjänsä. Yhdysvalloissa käytetään edelleen vanhoja mittoja, vaikka lähes koko muu maailma on siirtynyt metreihin, kiloihin ja litroihin.

Päästäänkö yhteiseen mittajärjestelmään?

SI-järjestelmä ei ole syrjäyttänyt kaikkia muita yksiköitä. Maanjäristyksen voimaa mitataan edelleen Richterin asteikolla, raakaöljyn kaupassa puhutaan barreleista, jalokivien koko ilmaistaan karaateissa ja merellä laivojen nopeus kerrotaan solmuina. Nämä ovat kuitenkin poikkeuksia. EU:n mittayksikködirektiivikään (80/181/ETY) ei enää vuodesta 2010 lähtien ole sisältänyt määräaikaa, johon mennessä olisi kaikissa tapauksissa käytettävä SI-yksiköitä. Askel askeleelta maailma on kuitenkin siirtymässä SI-yksiköihin. Esimerkiksi Irlannissa on nopeusrajoitukset ilmoitettu liikennemerkeissä kilometreinä tunnissa entisen maileina tunnissa sijaan tammikuun 2005 alusta.

Varoittava esimerkki siitä, mitä erilaisten mittayksiköiden käyttämisestä voi seurata, saatiin syksyllä 1999. Tuolloin runsaat 100 miljoonaa euroa maksanut Nasan avaruusluotain lähestyi Mars-planeettaa 100 kilometriä sivussa oikealta kurssilta kohtalokkain seurauksin. Nasan tutkimusten mukaan syynä oli se, että luotaimen valmistaneen yhtymän insinöörit ilmoittivat tietyt luvut luotaimen moottorin työntövoimasta nauloina. Nasassa luultiin, että luvuissa käytetty yksikkö oli newton. Vanhat mittayksiköt tulevatkin vastaan myös arkielämässä. Suomen rautateiden raideleveys on mystiset 1 524 mm eli viisi jalkaa. Rahtikontin perusmitat kuvataan jalkoina metrien sijaan (20 jalkaa pitkä, 8 jalkaa leveä ja 8 jalkaa 6 tuumaa korkea). Televisioiden ja polkupyörien renkaiden koot kerrotaan sinnikkäästi tuumissa puhumattakaan esimerkiksi farkkujen kokomerkinnöistä, joissa eri valmistajat käyttävät omia tuumamittojaan.

Lataa itsellesi SI-opas, tietopaketti suureista ja yksiköistä.