Основні́ одини́ці Міжнаро́дної систе́ми одини́ць (SI) — сім одиниць основних фізичних величин Міжнародної системи величин (), прийняті Генеральною конференцією мір і ваг (ГКМВ) у 1960 році та неодноразово уточнювались на наступних ГКМВ.
Основними величинами Міжнародної системи величин є такі фізичні величини: довжина, маса, час, електричний струм, термодинамічна температура, сила світла та кількість речовини.
Одиниці вимірювання для них — метр, кілограм, секунда, ампер, кельвін, кандела і моль відповідноThe SI Brochure Опис SI на сайті Міжнародного бюро мір і вагиДСТУ ISO 80000-1:2016.
Повний офіційний опис основних одиниць SI, а також SI в цілому разом із її тлумаченням міститься у чинній редакції Брошури SI (, ), опублікованої Міжнародним бюро мір і ваги (МБМВ) і опублікованій на сайті МБМВ.
Решта одиниць SI є похідними і утворюються з основних одиниць за допомогою рівнянь, що пов'язують фізичні величини Міжнародної системи величин одна з одною.
Основна одиниця може використовуватись і для похідної величини тієї ж розмірності. Наприклад, кількість опадів визначається як результат ділення об'єму на площу і в SI виражається в метрах. У цьому випадку метр використовується як когерентна похідна величина.
Назви і позначення усіх одиниць SI пишуться малими літерами (наприклад, метр і його позначення м). У цього правила є виняток: позначення одиниць, названих прізвищами вчених, пишуться з великої літери (наприклад, ампер позначається символом А).
Основні одиниці SI В таблиці подані усі основні одиниці SI та їх означення, позначення, фізичні величини, до яких вони належать, а також, коротке обґрунтування їх походження. {| class="wikitable" |+ style="font-size: larger;font-weight: bold;"|Основні одиниці SI !Назва одиниці !Позначення одиниці !Назва величини !Символ величини !Чинне визначення !Історія походження |- |Метр | style="text-align: center" | м, m |Довжина |l, L |Метр визначається фіксацією числового значення швидкості світла у вакуумі c = в одиницях м с−1, де секунда визначається через частоту випромінювання що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133 |1/10 000 000 відстані від екватора Землі до північного полюса на меридіані Парижа.Метр дорівнює довжині шляху, який проходить у вакуумі світло за 1/299 792 458 частину секунди.(17 ГКМВ 1983 р., Резолюція 1) |- |Кілограм | style="text-align: center" | кг, kg |Маса |m |Кілограм визначається через сталу Планка h, яка точно дорівнює 6,62607015×10−34 Дж⋅с (Дж = кг⋅м2⋅с−2), та визначення метра і секунди |Маса одного кубічного дециметра (літра) чистої води при температурі 4 °C і стандартному атмосферному тиску на рівні моря. Кілограм є одиницею маси і дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма.(3 ГКМВ 1901 р.) |- |Секунда | style="text-align: center" | с |Час |t, T |Секунда визначається прийняттям фіксованого числового значення частоти надтонкого розщеплення основного стану атома цезію-133 , що дорівнює точно 9192631770, коли вона виражена одиницею SI Гц, яка еквівалентна с−1 |День поділяється на 24 години, кожна година поділяється на 60 хвилин, кожна хвилина поділяється на 60 секунд.Секунда це — 1/(24 × 60 × 60) частина дняСекунда є час, що дорівнює 9 192 631 770 періодам випромінювання, який відповідає переходові між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.(13 ГКМВ 1967 р., Резолюція 1)«у спокої при 0 К за відсутності збурень зовнішніми полями»(Додано у 1997 році)|- |Ампер | style="text-align: center" | А |Сила електричного струму |I|Ампер встановлюється фіксацією числового значення елементарного електричного заряду , коли він виражений одиницею Кл, що відповідає А⋅с, де секунда визначається через частоту випромінювання, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133 |Ампер є сила незмінного струму, який під час проходження по двох безмежно довгих паралельних прямолінійних провідниках малого кругового перерізу, розташованих на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би на кожній ділянці провідника довжиною 1 м силу взаємодії 2 107 Н.(МКМВ 1946 р., Резолюція 2, схвалена 9 ГКМВ в 1948 р.) |- |Кельвін | style="text-align: center" | К |Термодинамічна температура |T, θ|Кельвін визначається через встановлення фіксованого числового значення сталої Больцмана k рівним 1,380 649 × 10–23 в одиницях Дж К–1, або в основних одиницях SI кг м2 с– 2 К–1, де кілограм, метр і секунда визначаються через h, c і ΔνCs. (h — стала Планка, c — швидкість світла у вакуумі, ΔνCs — частота, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями незбуреного основного стану атома цезію 133Cs) |Шкала Кельвіна використовує такий же крок, що і шкала Цельсія, але 0 кельвінів це температура абсолютного нуля, а не температура плавлення льоду. Згідно із сучасним визначенням нуль шкали Цельсія встановлено таким чином, що температура потрійної точки води дорівнює 0,01 °C. В результаті, шкали Цельсія і Кельвіна зміщені на 273,15: 0 °C = K — 273,15.Кельвін є одиницею термодинамічної температури і дорівнює 1/273,16 частині термодинамічної температури потрійної точки води.(13 ГКМВ 1967 р., Резолюція 4)У 2005 р. Міжнародний комітет мір і ваг встановив вимоги до ізотопного складу води при реалізації температури потрійної точки води: 0,00015576 моля 2H на один моль 1Н, 0,0003799 моля 17О на один моль 16О і 0,0020052 моля 18О на один моль 16О |- |Моль | style="text-align: center" | моль |Кількість речовини |N|Один моль містить точно 6,02214076 × 1023 формульних одиниць. Це число є фіксованим значенням сталої Авогадро (NA), коли виражається в одиниці моль−1 і називається числом Авогадро. |Моль є кількість речовини системи, яка містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів вуглецю-12 масою 0,012 кг. За застосування моля структурні елементи повинні бути специфіковані і можуть бути атомами, молекулами, йонами, електронами або іншими частинками чи специфікованими групами частинок(14 ГКМВ 1971 р., Резолюція 3) |- |Кандела | style="text-align: center" | кд |Сила світла |IV|Кандела визначається прийняттям фіксованого числового значення сили світла монохроматичного випромінювання частотою 540×1012 Гц, зі світловою віддачею Kcd, яка дорівнює 683 лм·Вт– 1, що є еквівалентним кд·ср·Вт–1 або в основних одиницях SI кд·ср·кг– 1·м−2 с3, де кілограм, метр і секунда визначаються через h, c і ΔνCs (h — стала Планка, c — швидкість світла у вакуумі, ΔνCs — частота, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями незбуреного основного стану атома цезію133Cs) |Кандела є сила світла у заданому напрямі від джерела, яке випромінює монохромне випромінення частотою 540·1012 Гц, енергетична сила світла якого у цьому напрямі становить 1/683 Вт/ср.(16 ГКМВ 1979 р., Резолюція 3)
Рекомендації для удосконалення SI З моменту прийняття Метричної конвенції у 1875 р. визначення основних одиниць вимірювання декілька разів змінювалися. Після перевизначення метра у 1960 році, кілограм залишився останньою одиницею, яка визначається не як властивість природи, а як фізичний артефакт. Проте, моль, ампер і кандела теж прив'язані до платиново-іридієвих еталонів, які знаходяться в сховищі. Тривалий час метрологія шукала шляхи для визначення кілограма фундаментальними константами, так, як метр визначається через швидкість світла.
Конференція з мір та ваг (1999 р.) рекомендувала у XXI столітті «національним лабораторіям продовжити дослідження для прив'язки маси до фундаментальних або масових констант для визначення маси кілограма». Більшість сподівань пов'язують зі сталою Планка і числом Авогадро.
У 2005 році Міжнародний комітет мір і ваг (МКМВ) затвердив план підготовки до нових визначень кілограма, ампера і кельвіна, також відзначив можливість нового визначення моля, що ґрунтується на числі Авогадро94-е засідання МКМВ (2005). Рекомендації 1: Підготовчі кроки до визначення кілограма, ампера, кельвіна і моля через фундаментальні константи 23-тя ГКМВ у 2007 році вирішила відкласти узаконення будь-яких змін до наступної конференції у 2011 році23-я ГКМВ (2007). Рішення 12: Про можливе пере визначення певних основних одиниць SI..
У пояснювальній записці, адресованій МКМВ, у жовтні 2009 року, президент консультативної ради МКМВ з одиниць перелічив невизначеності фізичних фундаментальних констант при використанні поточних визначень і тих, якими ці невизначеності стануть при використанні нових запропонованих визначень одиниць. Він рекомендував МКМВ ухвалити запропоновані зміни у визначеннях кілограма, ампера, кельвіна і моля, щоб вони виражались через величини фундаментальних констант h, e, k і NA.
14 Генеральна конференція мір і ваг На 14 ГКМВ 17—21 жовтня 2011 року була прийнята Резолюція, згідно з якою передбачається у майбутній ревізії Міжнародної системи одиниць перевизначити основні одиниці таким чином, щоб вони базувались не на створених людиною артефактах (еталонах), а на фундаментальних фізичних константах або властивостях атомів, числові значення яких фіксуються і вважаються точними за визначеннямOn the possible future revision of the International System of Units, the SI Resolution 1 of the 24th meeting of the CGPM (2011)Towards the «New SI»… на сайті Міжнародного бюро мір і ваги.
Кілограм, ампер, кельвін, моль Відповідно до рішень 14 ГКМВ найважливіші зміни повинні зачепити чотири основні одиниці SI: кілограм, ампер, кельвін і моль. Нові визначення цих одиниць будуть базуватись на фіксованих числових значеннях таких фундаментальних фізичних констант: сталої Планка, елементарного електричного заряду, сталої Больцмана і числа Авогадро, відповідно. Усім цим величинам будуть приписані точні значення, отримані за результатами найточніших вимірювань, Комітетом з даних для науки і техніки (CODATA).
У Резолюції сформульовані такі положення, що стосуються цих одиниць: Кілограм залишиться одиницею маси, але його величина буде встановлюватись фіксуванням числового значення сталої Планка рівного з точністю 6,62606·10−34, коли вона виражена одиницею SI м²·кг·с−1, що є еквівалентним Дж·с. Ампер залишається одиницею сили електричного струму, але його величина буде встановлюватися фіксуванням числового значення елементарного електричного заряду рівним у точності 1,60217·10−19, коли він виражений одиницею SI с·А, що є еквівалентним Кл. Кельвін залишиться одиницею термодинамічної температури; але його величина буде встановлюватися фіксуванням числового значення сталої Больцмана рівним у точності 1,3806·10−23, коли вона виражена одиницею SI м−2·кг·с−2·К−1, що є еквівалентним Дж·К−1. Моль залишиться одиницею кількості речовини, але його величина буде встановлюватись фіксуванням числового значення сталої Авогадро рівним у точності 6,02214·1023 моль−1, коли вона виражена одиницею SI моль−1.
Вище і далі Х замінює одну або більше значущих цифр, які будуть визначені надалі на базі найточніших рекомендацій CODATA.
Метр, секунда, кандела Визначення метра і секунди вже пов'язані з точними значеннями таких сталих, як швидкість світла і період випромінювання, яке відповідає переходові між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію, відповідно. Існуюче визначення кандели хоча і не прив'язане до якоїсь фундаментальної сталої, тим не менше, також може розглядатися, як пов'язане з точним значенням інваріанта природи. Виходячи зі сказаного, зміни по суті визначення метра, секунди і кандели не передбачається. Однак для підтримання єдності стилю, планується прийняти нові, повністю еквівалентні існуючим, формулювання визначень у такому вигляді: Метр, символ м, є одиницею довжини; його величина встановлюється фіксуванням числового значення швидкості світла у вакуумі рівним у точності 299792458, коли вона виражена одиницею SI м·с−1. Секунда, символ с, є одиницею часу, її величина встановлюється фіксуванням числового значення частоти надтонкого розщеплення основного стану атома цезію-133 при температурі 0 К рівним у точності 9192631770, коли вона виражена одиницею SI с−1, що еквівалентно Гц.