Yksiköistä

Suomessa on ollut jo kolmekymmentä vuotta virallisesti käytössä SI-järjestelmä mittayksiköissä.
Kuitenkin edelleen käytetään paljon yksiköitä, jotka eivät ole SI-järjestlmään kuuluvia. Esimerkiksi ajan
yksiköt tunti ja minuutti eivät ole SI-yksiköitä. Niiden tilalla pitäisi käyttää kilosekunteja (ks).
1 tunti (h) = 3,6 ks.

Vanhojen yksiköitten käyttö voi olla havainnollista ja tuttua, mutta niillä laskeminen on hankalaa.
Mikäli ei hallitse yksiköitten käyttöä, voi tulla pahoja laskuvirheitä. Mikäli ammatti-ihminen sekoittaa
mailit ja kilometrit, on hän väärällä alalla tai hänen koulutuksensa on pahasti puutteellinen.

Myös tähtitieteessä käytetään yksiköitä, jotka eivät ole SI-järjestelmän yksiköitä, mutta ovat havainnollisia.
Tunnettu tällainen yksikkö on valovuosi, joka tarkoittaaa matkaa, jonka valo kulkee vuodessa.

Pituus

Pituus, leveys, korkeus, paksuus, etäisyys ym

Pituuden perusyksikkö on metri (m). Se määritellään nykyisin valon kulkeman matkan avulla.
(Metri on sellaisen matkan pituus, jonka valo kulkee tyhjiössä aikavälissä 1/299 792 458 sekuntia.)
Alkuperäisen määritelmän mukaan päiväntasaajan pituus oli 40 miljoonaa metriä = 40 000 000 m = 40 000 km 40 Mn = 40.106 m
Neljäkymmentämiljoonaa voidaan ilmoittaa monella tavalla. Lopulta yksinkertaisin ja käyttökelpoisin muoto on 40.106 m
Eksponentti 6 ilmoittaa 40:n lopussa olevien nollien lukumäärän. Esimerkiksi 1000 = 1.103 = 10 . 10 . 10
.

Paljon käytössä ovat kerrannaisyksiköt, jotka saadaan perussuureesta etuliitteillä kuten 1 km = 1000 m = 1.103 m.
Fyysiköt käyttävät mielellään tuhatkertaisia kerrannaisyksiköitä. Esim. metriä suuremmat yksiköt ovat:
1 000 m = 1.103 m = 1 km.
1 000 000 m = 1 Mm (megametri) =1.106 m
1 000 000 000 m = 1 Gm (gigametri) = 1.109 m
1 000 000 000 000 m = 1 Tm (terametri) = 1.1012 m
j.n.e

Tähtitieteessä käytetään monia SI-järjestelmän ulkopuolisia pituusyksiköitä. Ne voivat olla jollakin tavalla havainnollisia,
mutta kun pitää laskea jotain, ne ovat inhottavia. Aina ennen laskemista kannattaa muuntaa yksiköt SI-yksiköiksi.
Maan keskietäisyys Auringosta on 1 AU (astronominen yksikkö) = 149 597 870 691 m = 149,597 870 691 .109 m
Nyt eksponentti 9 ilmoittaa, että desimaalipilkkua on siirretty 9 numeron yli vasemmalle. Kääntäen pääset pois eksponenteista
siirtämällä desimaalipilkkua 9 numeron yli oikealle.
Periaatteessa voitaisiin kirjoittaa 149 Tm 597 Mm 870 km 691 m, mutta se on epäkäytännöllistä.

Valovuosi on matka, jonka valo kulkee yhdessä vuodessa
1 valovuosi = 9,46·1015 m = 9,46 Pm (petametriä) .

1 parallaksisekunti = 1 parsek, 1 pc = 30,85678·1015 m = 30,85678 Pm.
Tarkemmin mm. Wikipediassa

Uranus on rakentamassa aurinkokuntamallia, jossa 1 AU on 1 km eli käytännössä mittakaava on
1 : 149, 597 000 .106 m
karkeasti 1 : 150 000 000
Hankalinta suunnittelussa on juuri nämä sekavat pituuden yksiköt.

Pituuslinkkejä

Wikipedian artikkeli pituudesta

Aika

Aika on SI-järjestelmän perussuure ja sen perusyksikkö s määritellään nykyisin atomikellon avulla.

Ajanlaskumme perustuu muinaisten Mesopotamian ajanlaskuun. Sieltä ovat myös ajan yksiköt tunti, minuutti ja sekunti, joissa suhdelukuna on 60.
Niistä vain sekunti on nykyisen SI-järjestelmän yksikkö.
1 minuutti = 60 s = 0,060 ks (kilosekuntia)
1 tunti (1h) = 3600 s = 3,6 ks = 3,6·103 s
1 vuorokausi (1 d) = 24.3600 s = 86400 s = 86,4 ks = 8,64·104 s
Kuukauden tarkka määrittely on hankala, koska se määritellään monella eri tavalla.
Siderinen vuosi on 1 a = 365,25 d = 365,25.86400 s = 31579200 s = 31,5792 Ms = 31,5792·106 s

Maailmankaikkeuden ikä on 13,7 miljardia vuotta = 13,7·109 a
= 13 700 000 000 a · 31579200 s/a = 432 635 040 000 000 000 s
noin
433·1015 s = 433 Ps

Aikalinkkejä

Ajan yksiköt Ursan kosmostietokannassa

Lämpötila

Lämpö on molekyylien liikettä ja siihen liittyy läheisesti näiden molekyylien liike-energia.
Lämpötil kuvaa tätä energiaa. Meillä on arkipäivän käytössä Celsius lämpötila-aseikko.
Asteikon 0-piste on veden sulamislämpötila ja 100 oC on veden kiehumispiste. Tämä väli
jaetaan tasaisesti 100:n osaan.
Kaasussa molekyylien liike aiheuttaa painetta ja paine kasvaa lämpötilan kasvaessa.
-273,16 oC lämpötilassa ei ole enää painetta ja tätä lämpätilaa kutsutaan absoluuttiseksi 0-pisteeksi.
Tieteessä käytetään kelvinasteikkoa, jossa 0-piste on absoluuttinen piste eli 273,16oC.
Askeikkoväli on sama kuin celsiusasteikossa, niin että 0 oC = 273,16 K.
Kiehumislämpötila riippuu voimakkaasti kaasun paineesta. Alhaisessa paineessa vesikiehuu alhaisessa lämpätilassa
Siksi esimerkiksi Marsissa ei voi olla vettä nesteenä Marsin pinnalla, koska se kiehuisi heti kaasumaiseen muotoon.
Sensijaan vesi voi olla kaasuna.
Tavallisesti lämpötila mitataan aineen lämpälaajenemiseen perustuvillamkeinoilla. Kuten elohopean tai alkoholin
laajenemisella tai metallien laajenemisella. Lämpötilan mittaus voi perustua myös kappaleen lähettämän säteilyn
värin perusteella. Näin voidaan mitata myös tähden lämpötila. Tosin tähden lämpötila on monimutkaisempaa,
koska eri alkuaineet antavat omat värisarjansa ja myös tähden nopeus vaikuttaa väriin, mutta näistä myöhemmin.
Tarkemmin asiasta on astro.utun sivulla

Massa

Tarkastelemme massan yksiköitä, mitkä ovat massan kaksi perusominaisuutta ja missä Newtonin laeissa käsitellään massaa.
Massa m on yksi SI-järjestelmän perussuureista. Massan perusyksikkö on kg. Historiallisista syistä on tässä tapauksessa perusyksikössä etuliite kilo, k.
Se on aina erikseen muistettava. Kilogramman määritelmä: "Kilogramma on yhtä suuri kuin kansainvälisen kilogramman prototyypin massa". Tätä prototyyppiä
säilytetään Sevressä Ranskassa painojen ja mittojen toimistossa. Atomifysiikassa käytetään myös atomimassayksikköä u = 1,6605402.10-10 kg.
Vanhoja yksiköitä ovat mm. naula (lb) = 0,4536 kg ja unssi (oz) = 28,35 g.
Massan perusominaisuuksiin kuuluvat hitaus ja paino. Hitautta käsitellään Newtonin I laissa, jonka mukaan (massallinen) kappale pyrkii säilyttämään liiketilansa.
Paikallaan (levossa) oleva kappale ei lähde liikkeelle ilman kappaleen ulkopuolelta tulevaa voimaa. Liikkeessä oleva massa ei pysähdy ilman voimaa. Kappaleen suunta
ei myöskään muutu ilman ulkoista voimaa. Newtonin II laki määrittelee tarkemmin liiketilan muutokseen (kiihtyvyyteen) tarvittavan voiman.

Kiihtyvyys on sen mukaan:
a = F/m.

Myös liikemääräkäsitteeseen liittyy massa
p = mv.

Massan paino on seurausta gravitaatiovoimasta. Kaikki massat vetävät toisiaan puoleensa. Maan pinnalla kappale vetää maata puoleensa ja maa kappaletta yhtä suurella mutta vastakkaisella voimalla mg. Massojen vertaaminen punnitsemalla, perustuu massojen painovoimiin. Punnuksessa painovoimaa verrataan punnittavan massan painovoimaan vaa-an avulla.

Jatketaan tästä myöhemmin!