Hoe lang is een meter?

Tim Tomassen

21 October 2023 09:00

Een hoop gekleurde meetlinten die gebruik maken van de meter

De definitie van een meter is een paar keer flink veranderd. De laatste grote verandering was precies 40 jaar geleden. Hoe werd de lengte van een meter ooit bepaald?

De meter vindt zijn oorsprong tijdens de Franse revolutie. In die periode wilden mensen veel kenmerken van het ancien régime vervangen, waaronder de traditionele meeteenheden (de voet van Karel de Grote werd nog vaak als lengtemaat gebruikt).

Eerder hadden wetenschappers al voorgesteld de secondeslinger te gebruiken. Dit was een gewicht aan een touw dat er precies twee seconden over deed om heen-en-weer te zwaaien. De benodigde lengte voor dat touw werd dan gebruikt als standaard lengtemaat. Maar dit voorstel werd uiteindelijk geschrapt omdat de zwaartekracht overal op aarde net iets anders is een daardoor de lengte van het touw ook.  

Lees ook:

Liter en kilo

In 1790 richtte de Franse Academie van Wetenschappen een raad op van vooraanstaande wetenschappers en wiskundigen die de taak had om een beter alternatief te bedenken. Een jaar later kwam die met een aanbeveling. De voorgestelde lengtemaat, de meter (afgeleid van het Griekse woord metron, dat “maat” betekent), was één tienmiljoenste van de afstand tussen de noordpool en de evenaar. De daarvoor getrokken lijn liep – uiteraard – door Parijs.

Ze bedachten ook gelijk een volumemaat en eenheid van massa. De liter, werd het volume van een kubus gedestilleerd water waarvan de afmetingen één duizendste van een kubieke meter waren. De kilogram werd op zijn beurt het gewicht van een liter gedestilleerd water in een vacuüm.

Foutje

In 1792 maten de astronomen Pierre Méchain en Jean-Baptiste Delambre de afstand tussen Duinkerken in Frankrijk en Barcelona in Spanje, om daarmee vervolgens de afstand tussen de noordpool en de evenaar te berekenen. Na ongeveer zeven jaar kwamen ze tot een definitieve maat. De academie liet een staaf platina maken met exact die lengte – het prototype van de meter.

Later werd ontdekt dat wetenschappers fouten hadden gemaakt bij de berekening van de kromming van de aarde, waardoor het prototype van de meter 0,2 millimeter korter was dan de werkelijk afgesproken lengte. Toch werd besloten dat de meter zou blijven zoals vastgelegd in de oorspronkelijke staaf van platina.

Een kopie van de "voorlopige" meter geïnstalleerd in een muur.
Een kopie van de “voorlopige” meter geïnstalleerd tussen 1796 en 1797, in de muur van een gebouw op 36 rue de Vaugirard, Parijs. Deze meter was gebaseerd op de “voorlopige” meter, omdat de missie om de meter vast te stellen pas in 1798 werd voltooid. Beeld: Ken Eckert, CC BY-SA 4.0.

Beschadigde meter

Steeds meer landen namen het metrieke stelsel over waardoor er meer prototypes nodig waren. Maar door veelvuldig gebruik versleten de staven. Daarom werden ze op een gegeven moment gemaakt van platina en iridium, wat aanzienlijk robuuster was dan platina alleen.

De staven waren ook niet meer plat, maar hadden een X-vormige dwarsdoorsnede om beter bestand te zijn tegen vervormingen. Bovendien waren nieuwe prototypes geen eindstandaard meer, waarbij de meter werd gedefinieerd door de uiteinden van de staaf. In plaats daarvan waren de staven langer en was de meter gedefinieerd als de afstand tussen twee lijnen op het oppervlak. Deze inscripties waren eenvoudiger te maken dan een eindstandaard en zorgden er ook voor dat de lengte van de meter onveranderd bleef als de uiteinden van de staaf beschadigd raakten.

Meter staaf met een X-vorm
Om beter bestand te zijn tegen vervormingen kregen de meterstaven X-vorm. Beeld: NIST.

Lichtsnelheid

Heel wat jaren gingen voorbij en de definitie bleef onveranderd. Totdat het door de voorruitgang van de wetenschap mogelijk werd om de lengte van een de meter te definiëren met een natuurkundige constante die overal op aarde te meten was. Wanneer elektronen van een krypton-86-atoom een specifieke energiesprong maken, geven ze energie af in de vorm van roodoranje licht met altijd dezelfde golflengte. Precies 1.650.753,73 van die golflengtes zijn even lang als de meter zoals die is vastgelegd in de staven van platina en iridium.

Maar lang bleef deze definitie niet bestaan, op 21 oktober 1983 kreeg de meter alweer een nieuwe, betrouwbaardere definitie. Het was wetenschappers namelijk gelukt om heel nauwkeurig de snelheid van het licht te meten. Omdat licht een ongelooflijk hoge maar uiteindelijk eindige snelheid heeft, kunnen afstanden worden berekend met de eenvoudige formule: afstand = snelheid x tijd. Dit resulteerde in de nieuwe definitie: een meter is de afstand die het licht in 1/299.792.458 seconde aflegt in een vacuüm.

Meters in een yard

En die definitie geldt nog altijd. In 2019 is er wel nog een kleine aanvulling op gekomen die de seconde ook definieert met natuurkundige constanten. Elke definitie van de meter was betrouwbaarder dan zijn voorganger, maar de lengte is al die tijd gelijk gebleven.   

Tegenwoordig gebruiken de meeste landen het metrieke stelsel. Maar landen die andere lengtematen gebruiken (zoals de Verenigde Staten) definiëren die wel met de meter. De yard is bijvoorbeeld sinds 1959 officieel gedefinieerd als precies 0,9144 meter.

Update: in een eerdere versie van dit artikel stond dat de Franse Academie van Wetenschappen in 1970 een raad oprichtte, dat moet 1790 zijn.

Bronnen: NIST, Britannica

Beeld: patricia serna via Unsplash

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 










Meer Science