Что такое система СИ и её базовые величины

Иван Корнев·08.05.2026·⏱6 мин

Международная система единиц (СИ) — это современный стандарт измерений, принятый во всём мире для науки, техники и повседневной жизни. В её основе лежат 7 основных единиц, которые больше не привязаны к физическим объектам (как эталон килограмма), а определяются через фундаментальные физические константы, такие как скорость света и постоянная Планка. Это гарантирует абсолютную точность и неизменность эталонов в любой точке Вселенной.

История и суть системы

Аббревиатура СИ происходит от французского Système International d'Unités. Система была разработана на базе метрической системы мер, созданной во Франции в конце XVIII века. Официальное название «Международная система единиц» и обозначение SI были утверждены XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году.

Главная цель СИ — унификация. До её появления каждая страна, а иногда и каждый регион, использовала свои меры (футы, дюймы, аршины, пуды), что затрудняло торговлю и научный обмен. СИ решила эту проблему, предложив десятичную систему, где кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок (кило-, милли-, микро-).

Ключевое изменение 2019 года 20 мая 2019 года вступили в силу новые определения основных единиц СИ. Теперь ни одна из них не зависит от физических артефактов. Например, эталон килограмма больше не хранится в сейфе в Париже — он «привязан» к постоянной Планка, которую можно воспроизвести в любой современной лаборатории.

7 основных единиц измерения СИ

В системе СИ выделяют семь основных величин. Все остальные единицы (скорость, сила, давление, энергия) являются производными и выражаются через эти базовые.

Таблица основных единиц СИ

Величина	Единица измерения	Обозначение (рус/межд)	Современное определение (через константы)
Длина	метр	м / m	Через скорость света в вакууме ($c$)
Масса	килограмм	кг / kg	Через постоянную Планка ($h$)
Время	секунда	с / s	Через частоту излучения атома цезия-133 ($\Delta \nu_{Cs}$)
Сила тока	ампер	А / A	Через элементарный электрический заряд ($e$)
Температура	кельвин	К / K	Через постоянную Больцмана ($k$)
Количество вещества	моль	моль / mol	Через постоянную Авогадро ($N_A$)
Сила света	кандела	кд / cd	Через световую эффективность монохроматического излучения ($K_{cd}$)

Подробный разбор каждой единицы

Понимание того, как определяются эти единицы сегодня, помогает осознать уровень точности современной науки.

1. Метр (м) — длина

Ранее метр определялся как часть земного меридиана или длина стержня из платино-иридиевого сплава. С 1983 года (и подтверждено в 2019) метр — это расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299 792 458 доли секунды. Поскольку скорость света фиксирована, длина метра также становится неизменной.

2. Килограмм (кг) — масса

Это единственная единица, которая долго оставалась привязанной к предмету — «Большому K» (цилиндру из сплава платины и иридия). Теперь килограмм определяется через постоянную Планка ($h$), которая связывает энергию фотона с его частотой. Для реализации этого определения используются специальные весы — весы Киббла.

3. Секунда (с) — время

Секунда — самая точно измеряемая величина. Она равна длительности 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при температуре 0 К. Именно атомные часы на цезии задают мировой стандарт времени.

4. Ампер (А) — сила электрического тока

До 2019 года ампер определялся через силу взаимодействия двух проводников. Теперь он привязан к элементарному электрическому заряду ($e$). Один ампер — это ток, при котором через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит заряд, равный примерно $6,241 \times 10^{18}$ элементарных зарядов (электронов).

5. Кельвин (К) — термодинамическая температура

Шкала Кельвина начинается от абсолютного нуля. Размер одного кельвина теперь определяется через постоянную Больцмана ($k$), которая связывает температуру с кинетической энергией частиц. Это позволяет измерять температуру с высочайшей точностью даже в экстремальных условиях (в космосе или внутри звезд).

Важно про Цельсий и Кельвин В быту мы используем градусы Цельсия ($^\circ C$). Однако в системе СИ основной единицей является кельвин. Формула перевода проста: $T(^\circ C) = T(K) - 273,15$. Разница температур в 1 К равна разнице в 1 $^\circ C$, но шкалы сдвинуты относительно нуля.

6. Моль (моль) — количество вещества

Моль используется в химии для подсчета атомов и молекул. Ранее он привязывался к массе углерода-12. Теперь моль — это количество вещества, содержащее ровно $6,022 140 76 \times 10^{23}$ структурных элементов (атомов, молекул, ионов). Это число называется постоянной Авогадро.

7. Кандела (кд) — сила света

Единственная единица, связанная с восприятием человеческого глаза. Кандела определяет силу света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой $540 \times 10^{12}$ Гц (зеленый цвет, к которому глаз наиболее чувствителен). Определение базируется на фиксированном значении световой эффективности.

Производные единицы: как они работают

На основе семи базовых единиц строятся все остальные. Они не имеют своих уникальных эталонов, а выводятся математически.

Примеры важных производных единиц:

Ньютон (Н) — единица силы. $1 Н = 1 кг \cdot м / с^2$.
Джоуль (Дж) — единица энергии и работы. $1 Дж = 1 Н \cdot м$.
Ватт (Вт) — единица мощности. $1 Вт = 1 Дж / с$.
Вольт (В) — единица электрического напряжения.
Герц (Гц) — единица частоты. $1 Гц = 1 с^{-1}$.

Частые ошибки при использовании СИ

Даже в профессиональной среде встречаются неточности, связанные с системой измерений.

Путаница между массой и весом. В СИ масса измеряется в килограммах, а вес (сила, с которой тело давит на опору) — в ньютонах. Когда мы говорим «я вешу 70 кг», с точки зрения физики это неверно. Правильно: «моя масса 70 кг», а вес составляет около 686 Н (при земном притяжении).
Неправильное написание единиц. Названия единиц, происходящие от имен ученых (ампер, вольт, ньютон, паскаль), пишутся со строчной (маленькой) буквы. Их обозначения — с заглавной (А, В, Н, Па). Исключение: литр (л или L) и метр (м).
Использование двойных приставок. В СИ недопустимо использовать две приставки подряд. Нельзя сказать «миллимикрон» или «килокилограмм». Нужно использовать одну соответствующую приставку (нанометр вместо миллимикрона, мегаграмм вместо килокилограмма, хотя на практике чаще используют тонну как внесистемную, но допустимую единицу).
Градусы у Кельвина. Знак градуса ($^\circ$) перед буквой К не ставится. Правильно: 273 К. Неправильно: $273^\circ K$.

FAQ

Почему США не используют систему СИ полностью? США исторически используют имперскую систему (футы, фунты, галлоны). Хотя наука и медицина в Штатах работают в СИ, бытовой сектор сохраняет традиционные меры из-за высоких затрат на переобучение населения и замену инфраструктуры. Однако закон требует дублирования единиц в СИ на товарах.

Что такое внесистемные единицы? Это единицы, которые не входят в СИ, но допускаются к применению вместе с ней. Примеры: минута, час, сутки (время); градус, минута, секунда дуги (углы); литр (объем); тонна (масса); электрон-вольт (энергия в физике частиц).

Как запомнить порядок основных единиц? Простой мнемонический принцип: начните с пространства (метр), добавьте материю (килограмм), затем время (секунда). Эти три величины есть в механике. Добавьте электричество (ампер) и тепло (кельвин). Для химии нужен счет частиц (моль), а для оптики — свет (кандела).