Mètre

Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en ⁄_{299 792 458} seconde.

En 1668, le philosophe anglais John Wilkins publie la description d'une mesure universelle, d'unités décimales, et dont la longueur fondamentale est de 38 pouces de Prusse (1 pouce prussien = 26,15 mm), soit de 993,7 mm. Sept ans plus tard, le savant italien Tito Livio Burattini publie en 1675 Misura Universale, ouvrage dans lequel il renomme la mesure universelle de Wilkins en mètre (metro cattolico) et la redéfinit comme étant la longueur d'un pendule qui oscille avec une demi-période d'une seconde, soit environ 993,9 mm actuels. Louis XVI en France va concrétiser une longue série de tentatives en signant le 8 mai 1790 le projet d'unification des poids et mesures du Royaume de France, proposé par Talleyrand. Suite au rapport du 19 mars 1791 de l'Académie des sciences, et sur proposition du Chevalier Jean-Charles de Borda, le « mètre » de Burattini, est adopté comme unité de longueur. Auparavant, les longueurs étaient mesurées en référence à l'humain (le pouce, le pied, la toise) ; comme chaque être humain est différent, on prenait souvent comme référence le roi, ce qui était un symbole monarchique fort. En pleine période révolutionnaire, il fut donc décidé de supprimer toute référence à un homme particulier, de choisir un étalon non humain unique et d'utiliser des multiples et sous-multiples de 10. Fini ainsi le pied qui valait douze pouces.

Le mètre fut officiellement défini pour la première fois le 26 mars 1791 par l'Académie des sciences comme étant la dix-millionième partie d'un quart de méridien terrestre, ou d'un quart de grand cercle passant par les pôles. Si ce n'est le corps humain, la nature restait donc la référence. Il fut adopté par la France le 7 avril 1795 comme mesure de longueur officielle. Quelques années plus tard, en 1799, un mètre-étalon en platine fut créé à partir de cette définition et devint la référence. De février 1796 à décembre 1797, la Convention fit placer dans Paris seize mètres-étalons gravés dans du marbre pour familiariser la population avec la nouvelle mesure. Aujourd'hui, il n'en subsiste que quatre : l'un est au 36 de la rue de Vaugirard, à droite de l'entrée ; le deuxième, replacé en 1848, est au 13 de la place Vendôme, à gauche de l'entrée du ministère de la Justice, le troisième est à Croissy-sur-Seine (Yvelines), dans un mur de la rue au Mètre, et le quatrième à Sceaux (Hauts-de-Seine).

En juin 1792, Jean-Baptiste Joseph Delambre fut chargé de mesurer la distance entre Dunkerque et Rodez pendant que Pierre Méchain mesura celle de Barcelone à Rodez. Ils devaient se retrouver à Rodez. Cela permit d'établir précisément la valeur du mètre. En 1793, à Montjuïc à Barcelone, Méchain détecta une incohérence entre les longueurs relevées et le relevé astronomique de la position des étoiles. La guerre franco-espagnole l'empêcha de réitérer ses mesures. Cet écart, qui n'était en fait pas dû à une erreur de manipulation mais à l'incertitude des instruments utilisés, le plongea dans un profond trouble et il mit tout en œuvre pour éviter de devoir rendre compte de ses travaux à Paris. En 1799, il se résigna à se rendre à une conférence internationale qui salua son œuvre scientifique. Il maquilla alors ses résultats, ce qui rendra le mètre trop court de 0,2 mm. La « fraude » ne sera découverte par Delambre qu'en 1806, année où il réétudiera l'ensemble des résultats lors de la rédaction de Base du système métrique.

En 1889, le Bureau des poids et mesures redéfinit le mètre comme étant la distance entre deux points sur une barre d'un alliage de platine et d'iridium. Cette barre est toujours conservée au Pavillon de Breteuil à Sèvres.

En 1960, grâce à l'avènement des lasers, la 11 Conférence générale des poids et mesures (CGPM) redéfinit le mètre comme 1 650 763,73 longueurs d'onde d'une radiation orangée émise par l'isotope 86 du krypton.

Enfin la conférence de 1983 se fonda sur la lumière et redéfinit une nouvelle fois le mètre comme étant la distance parcourue par la lumière dans le vide en ⁄_{299 792 458} seconde. La vitesse de la lumière dans le vide étant la même en tout point (résultat établi par la relativité restreinte), c'est une définition plus précise car la seconde est l'unité du Système international (SI) qui est mesurée avec la plus faible incertitude.

Il existe une relation entre l'unité de mesure (mètre), l'unité de masse (kilogramme), les unités de surface (mètre carré) et les unités de volume (mètre cube ou litre, utilisé souvent pour désigner le volume des liquides) :

• un mètre carré (m) est la surface d'un carré dont chaque côté mesure un mètre ;
• un mètre cube (m) est le volume d'un cube dont chaque arête mesure un mètre ;
• à l'origine, le kilogramme fut défini comme la masse d'un décimètre cube (dm) d'eau pure.

Dans certains métiers, on parle de mètre linéaire (ml). Il s'agit d'un pléonasme, puisque le mètre désigne précisément une longueur de ligne. Dans le vocabulaire des professions concernées, cela permet par exemple de faire la différence

• entre la hauteur et la longueur, par exemple dans le cas d'un étal, d'une étagère (bibliothèque, rayon de supermarché) ;
• entre l'aire et la longueur, « linéaire » est alors opposé à « carré », par exemple dans le cas d'un toit (longueur de rampant en mètre linéaire, aire en mètre carré).

Le mètre correspond à :

• 5,399568.10 milles marins ;
• 6,21504.10 miles terrestres ;
• 1,05697.10 années-lumières ;
• 39,37 pouces ;
• 3,281 pieds.

• La taille d'un pied est d'environ 0,30 m.
• On parcourt environ 5 000 m en une heure de marche rapide.
• Un grand pas fait environ un mètre.
• Un pendule de 1 mètre de long effectue une oscillation complète (un aller-retour) en environ 2,0 secondes.

Description de multiples

De fait, au-delà du milliard de kilomètres on utilise rarement l'unité standard : on lui préfère l'ua, unité astronomique, d'où est déduite l'unité dérivée, le parsec : ceci était nécessaire pour ne pas dénaturer les mesures précises de distance de parallaxe par une réévaluation de l'ua, liée à la valeur de la constante gravitationnelle G. Cette situation peu œcuménique a été levée par les mesures directes par écho radar sur les planètes.

Décamètre

1 dam = 10 m.

Cette unité est adaptée au calcul de la superficie d'un terrain, par le biais de l'are, superficie d'un carré d'un décamètre de côté.

Hectomètre

1 hm = 100 m.

Cette unité est adaptée au calcul de la superficie d'une terre agricole, par le biais de l'hectare, superficie d'un carré d'un hectomètre de côté.

Kilomètre

1 km = 1 000 m.

C'est le multiple du mètre le plus fréquemment utilisé pour mesurer les distances terrestres (comme par exemple entre les villes). Le long des routes, les bornes kilométriques sont placées tous les kilomètres.

Myriamètre

1 mam = 10 000 m.

Mégamètre

1 Mm = 1×10 m = 1 000 000 m.

Gigamètre

1 Gm = 1×10 m = 1 000 000 000 m.

C'est un multiple du mètre utilisé pour mesurer les distances interplanétaires courtes, par exemple entre une planète et ses satellites naturels. La Lune orbite à 0,384 gigamètre de la Terre (environ 1,3 seconde-lumière).

Il équivaut à 1 million de km, soit 1×10 km.

Téramètre

1 Tm = 1×10 m = 1 000 000 000 000 m.

C'est un multiple du mètre utilisé pour mesurer les grandes distances interplanétaires. Par exemple la planète naine Pluton orbite à une moyenne de 5,9 téramètres du Soleil.

Il équivaut à 1 milliard de km, soit 1×10 km.

Pétamètre

1 Pm = 1×10 m = 1 000 000 000 000 000 m.

Une année-lumière vaut environ 9,47 Pm.

Examètre

1 Em = 1×10 m = 1 000 000 000 000 000 000 m.

C'est une distance interstellaire typique dans la périphérie galactique.

Zettamètre

1 Zm = 1×10 m = 1 000 000 000 000 000 000 000 m.

Notre galaxie mesure quelques zettamètres de diamètre.

Yottamètre

1 Ym = 1×10 m = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 m.

C'est une bonne unité de mesure des distances intergalactiques.

Description des sous-multiples

Décimètre

1 dm = 0,1 m.

Au cours du XX siècle, la règle graduée standard des écoliers était le double-décimètre et les programmes scolaires se référaient à cette appellation.

Centimètre

1 cm = 0,01 m.

Le centimètre est une des unités de base du système CGS.

Millimètre

1 mm = 1×10 m = 0,001 m.

Une représentation graphique manuelle précise nécessite l'utilisation de papier millimétré.

Myriomètre

1 mom = 0,000 1 m.

Micromètre

1 µm = 1×10 m = 0,000 001 m.

Le micromètre était autrefois appelé « micron » (symbole : µ). L'utilisation du terme « micron » a été bannie par la 13 CGPM en 1968.

Nanomètre

1 nm = 1×10 m = 0,000 000 001 m.

Le nanomètre est utilisé pour mesurer les longueurs d'ondes comprises entre l'infrarouge et l'ultraviolet, et la finesse de gravure d'un Microprocesseur. La limite théorique qui fait la frontière entre le micro-électronique et la nanoélectronique est une finesse de gravure de 100 nm.

Picomètre

1 pm = 1×10 m = 0,000 000 000 001 m.

Cette unité est de plus en plus utilisée pour mesurer les longueurs des liaisons atomiques à la place de l'Ångström. 1Å = 100pm.

Femtomètre

1 fm = 1×10 m = 0,000 000 000 000 001 m.

Le femtomètre fut d'abord nommé « fermi » en l'honneur du physicien italien Enrico Fermi (le fermi comme tel ne fait pas partie du Système international).

Le femtomètre est fréquemment utilisé pour mesurer le diamètre d'un noyau atomique. Le diamètre d'un noyau atomique peut aller jusqu'à 15 fm.

Attomètre

1 am = 1×10 m = 0,000 000 000 000 000 001 m.

Zeptomètre

1 zm = 1×10 m = 0,000 000 000 000 000 000 001 m.

Cette unité a un intérêt croissant au sein de la communauté scientifique. En effet, le domaine de l'infiniment petit étant en plein essor, des unités de plus en plus petites sont utilisées, par exemple dans le cadre de l'étude des particules.

Yoctomètre

1 ym = 1×10 m = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 m.

L'unité tombe dans le « vide » séparant la longueur de Planck (≅4×10 ym) des longueurs significatives.

Ångström

1 Å = 1×10 m = 0,000 000 000 1 m.

Cette mesure ne fait pas partie du système international, est anciennement utilisée pour mesurer les rayons atomiques. Pour en savoir plus, voir l'article Ångström.