Значение слова ИЗМЕРЕНИЯ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона

Измерения и измерительные приборы. - Законы явлений природы; каквыражения количественных отношений между факторами явлений, выводятся наосновании измерений этих факторов. Приборы, приспособленные к такимизмерениям, называются измерительными. Всякое измерение, какой бы нибыло сложности, сводится к И. пространственности, времени, движения идавления, для чего могут быть избраны единицы мер условные, нопостоянные или же так называемые абсолютные. Лишь световые и отчастизвуковые явления представляют исключение: сравнение силы света,испускаемого двумя источниками света, основано на физиологическомсуждении о равенстве или неравенстве освещения поверхностей этимиисточниками. Это сравнение наиболее затруднительно для тех случаев,когда источники неодинакового цвета. Еще более затруднительно сравнениесилы или напряженности двух музыкальных тонов, в особенности приразличной их высоте. И. пространственности сводится к И. длины линии, взаимного наклоненияих (углов), поверхности и объема тел, при чем последние два родаизмерений заменяются вычислениями во всех случаях, когда это возможно.Так как вообще И. есть сравнение какой-нибудь величины с другоюоднородною, принимаемой за единицу, то сравнение линий есть простейшийрод И. Суждение о равенстве двух линий, составляемое на основаниисовмещения их при наложении одной на другую, есть простейшее и этот родизмерения - точнейший, если в помощь зрению будут употреблятьсямикроскопы и зрительный трубы. Однако, точность И. надо пониматьопределенным образом и отличать от чувствительности И. Если некоторыйизмерительный прибор делает заметною и определяемою длину в 0,0001 мм.,то сравнение двух значительных линий, несколько раз произведенное, приупотреблении этого прибора, обыкновенно идет не так далеко; если онодоходит до 0,001 мм., то значит действительная точность измерения вдесять раз менее чувствительности прибора. Микроскопы позволяют намвидеть величины в 1/1000 мм. и даже несколько меньшие; другие оптическиесредства, употребляемые, напр., при измерении длины световых волн эфира,дают возможность доходить до миллионных долей мм. и даже далее. Малостьэтих величин можно наглядно представить по сравнению их с толщиной листатонкой почтовой бумаги, которая только несколько меньше 1/10 мм.Сравнить же, например, два образца метра между собою с постоянноюточностью в миллионную долю мм. - невозможно. Множество причин могутизменять величину измеряемого предмета; устранить их влияние илиопределить его в момент измерения с такою точностью, чтоб можно быловоспользоваться всею высокою чувствительностью измерительного прибора -обыкновенно невозможно. Такт., наприм., платиновый прут длиною в 1 метр,при нагревании его на 1/10°, сделается длиннее приблизительно на 1/1000мм., удлинение же на l/1000000 мм. произошло бы от нагревания еще в 1000раз меньшего; устранить не только такое изменение температуры, но дажегораздо большее - невозможно. Подобное различие действительной точностиИ. от чувствительности измерителя существует во всех родах измерений.Для измерения прямых линий или расстояний между двумя точками служатприборы, состоящие из масштаба с делениями (обыкновенно - миллиметрами),которых подразделения отсчитываются при помощи верньеров и разного родамикрометров. Один из общеупотребительных приборов такого рода естькатетометр; прибор, назначенный для сравнения мер длины между собою,называется компаратором. Для измерения толщины пластинок и кривизныповерхности оптических чечевиц служит сферометр, которого главная частьесть микрометренный винт. Для измерения малых изменений длиныупотребляется, как вспомогательный прибор, чувствительный рычаг (простойнеравноплечий или двойной). Особые оптические микрометры, основанные нацветах, образуемых, вследствие интерференции света, весьма тонкимислоями воздуха и употребляемые в некоторых специальных случаях, даютвозможность измерять наименьшие величины, размеры которых была приведенывыше. Угловые величины измеряются угломерными приборами, которых главнаясоставная часть обыкновенно есть круг, разделенный на градусы,подразделенные на 2 - 30 частей; в последнем случае каждое деление (т.е. промежуток между двумя чертами) равно 2' дуги. В разделенном кругеили лимбе движется другой круг или алидада, с делениями, составляющимиверньер, при помощи которого можно непосредственно отсчитыватьобыкновенно 10", иногда 5" и даже 4" дуги на больших и особенно точныхкругах. Верньеры заменяются иногда микроскопами, позволяющими измерятьдо 1" непосредственно. Здесь также предел непосредственного измерениянаименьших углов ограничен неизбежными неточностями устройства приборови изменяемостью их частей от влияния температуры, тяжести и другихпричин. Весьма важный в астрономии вопрос о кажущемся перемещении такназываемых неподвижных звезд относительно наблюдателя, находящегося наземле, которое должно происходить вследствие движения земли по ееорбите, остается еще нерешенным вследствие еще недостаточной точностивесьма малых угловых величин (меньших чем 1"); это вопрос о параллаксезвезд, ведущий к определению их расстояний от земли. В физическихприборах для определения малых отклонений магнитных стрелок отпервоначальных их положений, от действия электрического тока или земногомагнетизма употребляется особенный способ угловых измерений, исключающийнеобходимость употребления разделенных кругов. Это угломерный способГаусса и Поггендорфа, применяемый к гальванометрам, магнитометрам иэлектрометрам, и основанный на наблюдении зрительной трубой отраженных взеркале, соединенном с наблюдаемых подвижным предметом, делений линейки,помещенной рядом с зрительною трубою; Чувствительность методы доходит до5" и менее. К угломерным приборам относятся также микрометры зрительныхтруб. Почти все астрономические приборы постоянные и переносные(универсальный инструмент, теодолит), морской отражательный круг,прежний секстан, в физике - спектрометры, в кристаллографии и физике -гониометры, и многие другие снабжаются разделенными кругами. И. площадей и вообще поверхностей всего точнее может быть достигнутовычислением, если их очертания и кривизны не очень сложны. В противномслучае употребляются разные приемы и приборы для измерения поверхностейплоских фигур (планиметры), дающие результаты достаточно точные вомногих частных случаях. Подобно поверхности, и объем тела может бытьвычисляем, если оно ограничено поверхностями, изученными в геометрии, вбольшинстве же случаев встречается надобность в И. объемов неправильноограниченных тел и тогда употребляются объемомеры (Volumenometres) илиже вычисляются объемы из веса и удельного веса тела. Если тело весит Ргр., а его удельный вес (вес одного куб. см.) равен d гр., то P: d даетискомый объем в куб. см. Чаще всего объем тела определяютнепосредственно с целью определения его удельного веса, если удельныйвес его не может быть найден обыкновенным способом. Для этого надоразделить вес тела, выраженный в гр., на число куб. см., определяющееего объем; в частном получают число, вес 1 куб. см. тела в граммах.Объемомеры основаны на вытеснении воздуха из сосуда, в который кладутподлежащее И. тело (растворимая в воде соль, очень гигроскопичное тело,порошки и т. п.); вытесненный объем определяется на основании законаБойля-Мариотта, но вообще с малою точностью. Изменения объема тел взависимости от температуры тел, с целью нахождения коэффициентоврасширения, наблюдаются и определяются с большою точностью в приборах,подобных обыкновенным термометрам. В узких трубках таких приборов могутбыть замечены изменения объема до 2/1000 куб. мм. Силы обнаруживают механически свое существование движением тел всеймассой или движением частичным и давлением на препятствие. Последнееизмеряется обыкновенными и крутильными весами; грубее - пружиннымивесами. Давление жидкостей и газов определяется манометрами.Чувствительность и точность весов чрезвычайно велики, при чем первая, пообщему правилу, всегда превосходит вторую. И. сил (притягательных иотталкивательных) посредством движения тел, а именно И. ускорений, всегоудобнее и точнее производится из числа качаний маятника в определенныйпромежуток времени. Таким образом определяется притяжение земногосфероида (геоида), различное на разных точках его поверхности.Горизонтальный электрический маятник может служить для И. электрическихпритяжений; качания магнитной стрелки - для измерения напряженностиземного магнетизма. Для первой цели употребляются также особыекрутильные весы, как, напр. в абсолютном электрометре Томсона; дляземного магнетизма также могут служить магнитные весы Лойда. Силагальванического тока определяется из положения магнитит стрелки,принимаемого ею вследствие давлений, производимых на нееотталкивательной силою тока и направляющею силою земного магнетизма. В небесных светилах мы замечаем вращательное движение одних вокругдругих, совершающееся по более или менее растянутым эллипсам или попараболам (для некоторых комет). Движений по орбитам объясняются сточностью на основании законов всеобщего тяготения, при чем берутся всоображение массы взаимно действующих небесных тел. Вообще при измерениисил необходимо принимать в расчет массу тел, приведенных в движение. И.масс, как и всяких других величин, производится по сравнению масс содною, принимаемой за единицу меры (такова масса одного грамма); этоделается по сравнению их движений в определенных условиях, но И. масспрямо количеством вещества нам недоступно, хотя и несомненно, что массытел пропорциональны количествам вещества, в них содержащегося. Действие,совершаемое силою есть работа силы и зависит от массы тела и от скоростисообщенного ему движения или от длины пути, пройденного этим теломпротив действия другой определенной силы (напр., поднятие груза навысоту). При определении скорости или ускорений вступает новый элемент -время. В некоторых явлениях наблюдаются громадные скорости, напр.,распространение света совершается со скоростью до 300000 км. в секунду;электрический ток, по обстоятельствам опыта, распространяется то с такоюже, то с меньшею, чем свет, скоростью; поэтому значительные расстоянияпроходятся светом и электричеством в малые доли секунды. Хронометры ичасы измеряют промежутки, обыкновенно, начиная с 3/4 сек., астрономы послуху определяют десятые доли секунды, но сотые, тысячные и меньшие долисекунды измеряются при употреблении хроноскопов и хронографов. И здесь,как в других И., Чувствительность приборов доведена до далекого предела(0,00001 сек.). В противоположность этому, астрономия нуждается, помедленности, с которою совершаются некоторые астрономические явления, вбольших единицах времени, каковы, напр., столетие или даже тысячелетие;подобные единицы времени надо искать в самих же астрономических явленияхв предположении их неизменной и правильной повторяемости. Чем совершеннее какая-нибудь наука, тем чаще могут быть употребляемыобыкновенные здесь перечисленные роды И. Так цветовые ощущения восновании различаны потому, что световые эфирные волны имеют различнуюдлину и распространяются с различными скоростями, которые уже определеныфизикой. Подобное тому можно сказать и о звуковых и тепловых ощущениях.Сравнить два световые ощущения с некоторою количественною точностью мыне можем ни физическими или химическими средствами, ни физиологически;фотометрия есть самая несовершенная, в этом отношении, часть физики.Световые соотношения солнца и планет с их спутниками до сих пор гораздохуже определены, чем отношения их масс или количеств вещества,содержащихся в этих небесных телах. Чувствительность же оптическихприборов чрезвычайно велика: большие телескопы позволяют нам видетьзвезды, испускающие свет в 20 и 30 тыс. раз слабейший того, которыйнужен для возбуждения зрительных нервов самого чувствительного, но невооруженного человеческого глаза; Чувствительность фотографическихпластинок идет еще далее. Чувствительность же тепловых приборов гораздоограниченнее. Стоило довольно большого труда доказать, что лунные лучимогут возвышать температуру самых чувствительных приборов, но незамечено, чтобы планеты или звезды испускали вместе с лучами света илучи теплоты, хотя и несомненно, что оба рода лучей участвуют всветоиспускании. Иначе можно сказать, что лучи света, задерживаемые ипоглощаемые каким-нибудь телом, непременно обращаются в нем в теплоту.Самые чувствительные термометры, более их чувствительныйтермомультипликатор и еще более совершенный прибор - болометр, не могутобнаружить теплоты образующейся в них от света самых ярких звезд.Организм же человека совсем не приспособлен к ощущению малых измененийтепла, и в этом отношении уступает самому обыкновенному термометру.Вообще и независимо от точности и чувствительности тепломерных приборов,ограничивающих область тепловых исследований, многое в явлениях теплотыеще не подлежит измерению. Напр., неизвестно, сколько теплоты содержитсяв том или другом теле при какой-либо температуре, ибо так называемыеабсолютные температуры, считаемые от абсолютного нуля (от 273° Ц. ниженуля) до сих пор не могут быть считаемы за действительные физическиевеличины. История наук, нуждающихся в И., показывает, что точность методы И. ипостроения соответственных И. приборов постоянно возрастают. Результатомэтого роста является новая формулировка законов природы. Надо ожидать,что несовершенство нашего зрения и слуха, чувств наиболее нужных дляпользования прибором, со временем положит предел возрастаниячувствительности и в особенности точности И. Но предел физическомузрению не есть еще предел умозрению. И теперь наука уже пришла кнеобходимости допустить существование многого, не подлежащего познаваниючрез посредство органов чувств; таков, напр., световой эфир. И теперьнаука не только рассуждает о частицах (молекулах), из которых состояттела, но и приписывает их скорости движения, определяет длины путей, имипроходимых до встречи с другими частицами, определяет размеры частиц.Эти размеры таковы, что нет надежды когда либо видеть основные частицытел. Все это гипотезы, кот. никогда может быть не найдут прямогодоказательства, но подтверждены опытом выводов, проистекающих из многихгипотез, и теперь довольно часты. Такие подтверждения гипотез, будучи вдостаточном числе, сделают для умственного зрения эти гипотезы столь женесомненными, сколь несомненны для телесных чувств те или другие опытныеданные. Однако и при вступлении наук в этот фазис их развития, что внастоящее время встречается лишь в некоторых частных случаях,необходимость И. и И. приборов не исчезнет, так как выводы из гипотезпотребуют новых оправдательных опытов и новых комбинаций И. Как быстарательно ни делались И. при повторении их, в обстоятельствах опыта,повидимому одинаковых, всегда замечаются нетожественные результаты.Сделанные наблюдения требуют математической обработки, иногда весьмасложной; только после этого можно пользоваться найденными величинами длятех или других выводов. Ф. Петрушевский.