Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä on metrijärjestelmän nykyaikainen standardimuoto. Järjestelmän nimi voidaan lyhentää tai lyhentää SI:ksi, joka tulee ranskankielisestä nimestä Système International d'unités.

Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä on mittajärjestelmä, joka perustuu seitsemään perusyksikköön: metri (pituus), kilogramma (massa), sekunti (aika), ampeeri (sähkövirta), kelvin (lämpötila), mooli (määrä) ja kandela (kirkkaus). Näitä perusyksiköitä voidaan käyttää yhdessä toistensa kanssa. Näin syntyy SI-johdannaisyksiköitä, joita voidaan käyttää kuvaamaan muita suureita, kuten tilavuutta, energiaa, painetta ja nopeutta.

Järjestelmää käytetään lähes kaikkialla maailmassa. Ainoastaan Myanmar, Liberia ja Yhdysvallat eivät käytä SI-järjestelmää virallisena mittajärjestelmänä. Näissä maissa SI-järjestelmää käytetään kuitenkin yleisesti tieteessä ja lääketieteessä.

Perusyksiköt ja niiden nykyiset määritelmät

Vuonna 2019 SI-yksiköt uudelleenmääriteltiin siten, että kaikki perusyksiköt on sidottu luonnonvakioihin. Tämä teki mittauksiin perustuvan järjestelmän entistä pysyvämmäksi ja tarkemmaksi. Perusyksiköt ja niiden olennaiset määritelmät ovat:

  • Sekunti (s): ajan perusyksikkö, määritelty atomisesta cesium-133-isotoopin hyperhienonsiirtymän taajuuden avulla — sekunti on 9 192 631 770 taajuuden jakson kesto.
  • Metri (m): pituuden perusyksikkö, määritelty valon nopeuden vakiosta c = 299 792 458 m/s siten, että metri on matka, jonka valo kulkee tyhjiössä sekunnin 1/299 792 458 osassa.
  • Kilogramma (kg): massan perusyksikkö, määritelty Planckin vakion h arvona h = 6.62607015×10-34 J·s, jolloin kilogramma liittyy suoraan energiaan, etäisyyteen ja aikaan (J = kg·m2/s2).
  • Ampeeri (A): sähkövirran perusyksikkö, määritelty elementtisen varauksen e arvosta e = 1.602176634×10-19 C; ampeeri on sähkövirta, jossa kulkee yksi elementtisen varauksen määrä sekunnissa suhteessa varaukseen.
  • Kelvin (K): lämpötilan perusyksikkö, määritelty Boltzmannin vakion k arvona k = 1.380649×10-23 J/K, joka yhdistää lämpötilan ja energian.
  • Mooli (mol): aineen määrän perusyksikkö, määritelty Avogadron luvun NA arvona NA = 6.02214076×1023 per mooli — mooli sisältää tämän määrän perushiukkasia.
  • Kandela (cd): valovoiman perusyksikkö, määritelty siten, että kiiltävän lähteen, joka lähettää monochromaattista säteilyä taajuudella 540×1012 Hz ja jonka säteilytehokkuus on 1/683 wattia steradiaania kohden, valovoima on 1 kandela.

SI-johdannaisyksiköt ja yleisiä esimerkkejä

Perusyksiköistä johdetaan muita yksiköitä laskemalla niitä yhdistelemällä. Tunnettuja SI-johdannaisyksiköitä ovat muun muassa:

  • Newton (N) — voiman yksikkö. 1 N = 1 kg·m·s-2.
  • Joule (J) — energia/työ. 1 J = 1 N·m = 1 kg·m2·s-2.
  • Watti (W) — teho. 1 W = 1 J·s-1 = 1 kg·m2·s-3.
  • Pascal (Pa) — paine. 1 Pa = 1 N·m-2 = 1 kg·m-1·s-2.
  • Coulomb (C), Volt (V), Ohmi (Ω) ja muut sähköyksiköt — perusyksiköiden avulla johdettuja ja laajasti käytettyjä sähkötekniikassa.
  • Hertsi (Hz) — taajuus, 1 Hz = 1 s-1.
  • Tesla (T), lumen (lm), lux (lx) ja monet muut erikoistuneemmat johdannaisyksiköt.

Etuliitteet (prefiksit)

SI-järjestelmässä on vakiintunut joukko kertoimia (prefiksejä), joita käytetään suureiden skaalaamiseen ilman kymmenpotenssien toistamista. Yleisimpiä:

  • kilo (k) = 103
  • mega (M) = 106
  • giga (G) = 109
  • milli (m) = 10-3
  • mikro (µ) = 10-6
  • nano (n) = 10-9
  • piko (p) = 10-12

Näitä prefiksejä voi liittää lähes kaikkiin SI-yksiköihin (esim. km, mg, µm, MHz).

Kirjoitustavat ja käytännön säännöt

  • Käytä aina välilyöntiä luvun ja yksikön välissä (esim. 20 km, 5 kg). Poikkeuksena on prosenttimerkki ja asteet °C/°F, joissa yleensä ei ole välilyöntiä ennen merkkiä.
  • Yksikkösymbolit ovat muotoilultaan normaalia fonttia, eivät kursiivilla. Yksikköjen nimet kirjoitetaan kokonaan (kuten "metri") pienellä alkukirjaimella, paitsi jos nimi on lauseen alussa.
  • Symbolit kirjoitetaan pienellä kirjaimella, elleivät ne perustu henkilön nimeen (esim. Pa = pascal, N = newton).
  • Yksikkösymbolia ei taivuteta (esim. oikea muoto: 5 kg, ei 5 kgs).
  • Jakaminen voidaan ilmaista jakoviivalla (m/s) tai eksponentilla (m·s-1), ja kertominen mielellään keskimmäisellä pisteellä (·) tai välilyönnillä yhdyssymbolina.
  • Desimaalierotin riippuu kieli- ja aluekäytännöstä; Suomessa käytetään yleisesti pilkkua (esim. 3,14), mutta piste on myös yleisesti hyväksytty kansainvälisissä tieteellisissä julkaisuissa.

Käyttö, hallinnointi ja edut

SI-järjestelmän ylläpidosta vastaa kansainvälinen mittabüro (BIPM) ja siihen liittyvät konferenssit (CGPM). SI:n yhtenäiset määritelmät takaavat, että mittaukset ovat vertailukelpoisia kansainvälisesti ja eri tieteenalojen välillä. SI:n edut ovat selkeät:

  • Yhtenäisyys ja vertailtavuus eri maat, teollisuudenalat ja tieteet huomioiden.
  • Helppo laajennettavuus perusyksiköistä johdannaisyksiköihin ja prefikseihin.
  • Pysyvyys ja tarkkuus, erityisesti sen jälkeen, kun perusyksiköt sidottiin luonnonvakioihin (2019).

Käytännön esimerkkejä

  • Auton nopeus: 90 km/h (kilometriä tunnissa) — kilometrin etuliitteenä käytetään kilo.
  • Pullon tilavuus: 0,5 l (litra on SI-johdannaisyksikkö, 1 l = 10-3 m3).
  • Jännite akussa: 12 V (voltti).

SI on näin ollen maailmanlaajuisesti tunnustettu järjestelmä, joka tukee tieteellistä tutkimusta, kaupankäyntiä ja päivittäisiä mittauksia. Vaikka tietyissä maissa käytetään edelleen myös muita yksiköitä, SI on vakiinnuttanut asemansa kansainvälisenä standardina.