长度单位世家：“米”家和它亲戚们的故事

长度单位追索起来很有意思，在古代，大多都来自人的身体或自然物。

比如：

· 英寸：最早和大拇指的宽度有关

· 英尺：来自脚长

· 中国古代：常用“步”作长度单位

这种以身体部位作长度单位的做法，有的甚至沿用到近现代。

比如展开手掌，从大拇指尖到中指尖的距离，方言叫一“拃”（zhǎ）。

两臂平展伸直，左右两中指尖之间的距离，方言叫一“庹”（tuǒ），也有方言叫一p ǎi。

古代科技不发达，缺乏科学准确的度量衡。

随着社会的发展，人们开始寻找更可靠的标准。

一、米的诞生：从地球量出来

18世纪末法国大革命时期，科学家想找一个全世界都认可的标准，于是盯上了地球：

从北极到赤道、经过巴黎的子午线长度的千万分之一，定义为1米。

我们现在当然不需要去测量地球，因为数据都知道了。

这个方法，有兴趣的朋友也可以自己验算。不想验算的可以直接跳过下面三小段。

地球的半径取6371km，从从北极到赤道的子午线相当于是1/4圆周，计算如下:

6371*2*3.14/4*1000/10000000=1.000247

看，是不是基本上为1米。

这个定义听起来很宏大，但实际测量有误差，而且地球本身也不是完美的球体。

后来，人们干脆造了一根铂铱合金棒，称为 国际米原器 ，保存在法国。

规定： 1米 = 国际米原器上两道刻线之间的距离。

这比直接测量子午线长度方便得多，也稳定得多。

但问题是，实物会磨损，会热胀冷缩，在现代科技下仍然不够精确。

自1983年起，米的定义变成：

1米 = 光在真空中 1/299792458 秒内走过的距离。

因为光速是常数，这个定义永远稳定，任何实验室都能复现，不再依赖任何实物。

自此，米的定义被光速“锁死”了。

二、“米”家直系

在长度单位的世界里，“米”家占据着最重要的位置，而“米”本身就是其中最杰出的代表。

米，是国际单位制中七个基本单位之一，用字母 m 表示。

除了米之外，米家还有比米更大和更小的单位，从大到小依次为：

千米/公里（km）→ 米（m）→ 分米（dm）→ 厘米（cm）→ 毫米（mm）→ 丝米（dmm）→ 忽米（cmm）→ 微米（μm）→ 纳米（nm）→ 皮米（pm）→ 飞米（fm）→ 阿米（am）→ 仄米（zm）→ 幺米（ym）

各级单位之间的换算关系见文末附表 。

在米家直系中，千米、米、厘米都非常常用。毫米、丝米、微米是现代制造业常用到的单位。纳米是尖端技术如芯片等领域里的单位。皮米及其以下的单位，由于尺度太小，基本只用于理论计算中，而且多用10的指数表示。

值得一提的是，忽米这一单位出场露脸的场合似乎不多，然而在制造业中，也有叫“丝”的。而丝米呢，又常称为“丝”或“道”。因此，丝米和忽米这两个单位常常容易弄混淆。正确的应是：

1丝米 = 10忽米

三、“米”家的西洋表亲：英制

英制是西方社会发展中，数百年慢慢“积攒”出来的。

主要有 英寸、英尺、英里、码 等。

英制单位来源复杂，通常不是十进制，换算比较麻烦，而且容易出错。

比如：

· 1英尺 = 12英寸

· 1码 = 3英尺

· 1英里 = 1760码 = 5280英尺

· 1英寸 = 2.54厘米

尽管换算起来有诸多麻烦，但在英美国家的日常生活习惯中，英制单位仍然根深蒂固。

四、“米”家的中国远亲：市制

在我们国家，几千年来，一直丈、尺、寸这些单位，就是我现在所说的市制单位。

然而，实际上，“市制”的正式说法，是民国时期才有的，是官方为了照顾民间习惯，同时又方便和公制（如米）换算而设计的一套过渡制度。在传统的单位名称前加一个“市”字，用以区别英制单位。

比如： 1市尺 = 1/3米

市制的长度单位从大到小依次是：

市引 → 市丈 → 市尺 → 市寸 → 市分 → 市厘 → 市毫 → 市丝

相邻两级均是10倍关系。

日常应用中，常省略掉“市”字。

市制单位延用到1990年底，就已经不是法定计量单位了，但在民间生活中，仍然常用，如尺、寸、里等。

古代历朝历代，用的长度单位都有丈、尺、寸、仞、里等。然而同一个单位名称，各朝的真实长度却不一样。

最早的尺、寸、丈都来自于人的身体。

《大戴礼记》有说：“布指知寸，布手知尺。”寸是指拇指的关节宽度；尺是拇指到食指伸开的距离。

十尺为丈，大概是一个成年人伸出手的高度。

· 商代：1尺 ≈ 16厘米

· 秦汉时期：1尺 ≈ 23厘米

· 唐宋时期：1尺 ≈ 30厘米

· 明清时期：1尺 ≈ 32厘米

《三国演义》里说，关羽身高九尺，指的是汉尺，23 × 9 = 207，关羽大概是一位身高2.07米的大高个。

直到民国时期，才作出明确的规定：

· 1米 = 3尺

· 1分米 = 3寸

· 1公里 = 2里

这就是我们现在知道的换算规则。

在市制单位系统里，米又称公尺，分米称公寸，厘米称公分。此类称法，当今仍然非常通行。

五、“米”家的太空亲戚

随着天文学的发展，对于宇宙级的尺寸，常用的长度单位显得太小，不足以丈量遥远的星空距离，于是诞生了专门用于太空计量的长度单位。

天文单位（AU）：地球到太阳的平均距离。

1 AU = 149597870.7 km，取近似值，约为1.5亿公里。

天文学上，把地日平均距离定为一把“尺子”，方便表示太阳系内行星的距离。

· 地球到太阳：1 AU

· 火星到太阳：1.52 AU

· 木星到太阳：5.2 AU

如果换算成公里，都是数十亿公里，数值很大，记忆与书写都比较麻烦。

光年：光在真空中沿直线传播一年所走过的距离。

光年不是时间单位，是长度单位。

光速 c = 299792458 米/秒，一年按儒略年（天文学中，人为规定的标准年）365.25天算：

1光年 ≈ 9.4607 × 10¹²公里，约为9.46万亿公里。

在太阳系内的距离，用天文单位AU够了，但是一出太阳系，数字就爆炸了。

比如，地球到最近的恒星比邻星的距离约为4.24光年，换成公里大约为40万亿公里，读起来毫无感觉。用光年计，数字小，又自带“光走了多久”的直观感。

通过光年这个单位，又衍生出光天、光时、光分、光秒等单位。

秒差距（pc）：用视差法观测，以地球绕日运行轨道当基线，恒星视差为1角秒时的距离。

秒差距是一个比光年更大的距离单位，是天文学家更爱使用的量天尺。

1 pc = 3.26光年 = 3.0857 × 10¹³ km

从“布指知寸”到“光走一年”，人类丈量世界的方式在不断更新。“米”家这一大家子，从手指尖的毫米，一直管到几十万亿公里外的恒星。下次再看到“光年”“秒差距”这种词，别慌，它们不过是米家在外太空的远房亲戚罢了。

附表:米系列单位及换算

注:Ai参与知识点及数据搜索与收集，图片制作及处理

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