Kumpi painaa enemmän, suomalainen vai ranskalainen kilogramma? Vierailimme paikassa, jossa säilytetään tarkoin varjeltua suomalaista kiloa

Kilogramma aiotaan sitoa muiden mittaamisen perusyksiköiden lailla luonnonvakioon.

Kansainvälinen yksikköjärjestelmä
Martti Heinonen
Mittatekniikan keskuksen johtaja Martti HeinonenMikko Koski / Yle

Tutkimuspäällikkö Maija Ojanen-Saloranta kantaa varovasti laboratorioon pienehköä metallialustaa. Sen yllä on lasikupu, jonka sisällä näkyy viitisen senttiä korkea metallilieriö. Kyseessä on alumiininen näköisversio Suomeen vuonna 1890 tuodusta virallisesta kilogramman kopiosta.

Ainastaan Sèvresissä lähellä Pariisia säilytettävä kilogramman prototyyppi painaa tasan kilon, muut poikkeavat siitä. Painoihin vaikuttavat muun muassa epäpuhtaudet, esimerkiksi sormenjäljet.

Alkuperäisen kilon kopioita valmistettiin runsaat sata, ja niitä toimitettiin eri puolille maailmaa. Yksi päätyi siis Suomen suuriruhtinaskuntaan. Sitäkin säilytetään Mittatekniikan keskuksessa Otaniemessä, mutta se pysyy yleensä piilossa turvaholvissa.

Ranskassa oleva kansainvälisen kilogramman prototyyppi on valmistettu platinan ja iridiumin sekoituksesta. Se otetaan 40 vuoden välein esiin kaapista, jonka kolmesta avaimesta yhtä säilytetään aina Ranskan ulkopuolella.

Prototyypin yllä on kolme kellon muotoista lasikupua, jotka on poistettava ennen kuin esinettä aletaan punnita. Prototyyppiä käsittelevillä on oltava yllään suojapuku ja -hansikkaat, jottei kappaleeseen jää edes sormenjälkiä.

Samanlaiset suoja-asusteet ovat myös Ojanen-Salorannan yllä, kun hän esittelee suomalaista kilogrammaa.

Maija Ojanen-Saloranta
Tutkimuspäällikkö Maija Ojanen-Saloranta Mittatekniikan keskuksestaMikko Koski / Yle

Marraskuussa kilogramma sidotaan luonnonvakioon

Metrisopimuksen allekirjoittajamaiden edustajat kokoontuvat ensi kuun puolivälissä Versaillesiin lähelle Pariisia. He tekevät päätöksiä kansainvälisen mittayksikköjärjestelmän eli SI-järjestelmän tulevaisuudesta.

– Seitsemästä perusyksiköstä neljä määritellään uudelleen. Tärkein päätöksistä koskee kilogrammaa, joka perustuu vielä fyysiseen kappaleeseen, Pariisissa olevaan punnukseen, kertoo johtaja Martti Heinonen VTT:hen kuuluvasta mittatekniikan keskuksesta (MIKES).

Muista perusyksiköistä esimerkiksi metri määriteltiin vuonna 1960 aallonpituuden mukaan.

Metri on 1 650 763,73 kertaa sen oranssinvärisen säteilyn aallonpituus, joka syntyy krypton-86-atomin siirtyessä kvanttitilasta 2p10 tilaan 5d5.

Lähde: Wikipedia

Vuonna 1983 määritelmä yksinkertaistui matkaksi, jonka valo kulkee tyhjiössä tietyssä sekunnin murto-osassa.

Metri on sellaisen matkan pituus, jonka valo kulkee tyhjiössä aikavälissä 1/299792458 sekuntia

Nyt kilogrammalle on luvassa yhtä "selkeä" määritelmä. Kilogramma ei tosin ole yhtä helppo tapaus kuin metri.

– On ollut teknologisesti haastavaa saada yhtä toistuvaa mittausta aikaiseksi jollain muulla tavalla kuin perinteisellä punnitsemisella, Heinonen sanoo.

Kilogramman prototyypin kopio.
Kilogramman prototyypin alumiinista valmistettu kopio, VTT, Mittatekniikan keskus.Mikko Koski / Yle

Mittaustuloksia on ollut vaikea saada yhteismitallisiksi. Ratkaisu löytyi lopulta teknologian kehittymisen myötä ja niin kutsutusta Kibblen vaa'asta, joka on saatu toimimaan muutamissa laboratorioissa eri puolilla maailmaa.

– Kilogramma sidotaan Planckin vakioon. Käytännössä se toteutuu niin, että verrataan painovoiman aiheuttamaa energiaa sähköiseen energiaan.

Varsin hankala siis tämäkin.

Sen myöntää myös Heinonen.

Uudistusta odotetaan jo

Kilogramman uudesta määrittelystä on kiistelty vuosikymmeniä. Nyt on kuitenkin löytynyt ratkaisu, joka tyydyttää tarpeeksi monia ja uudistus toteutunee. Sen odotetaan tulevan voimaan 20. toukokuuta. Silloin vietetään kansainvälistä metrologian eli mittatieteen päivää.

Uudet entistä tarkemmat mittaustulokset tulevat moneen tarpeeseen. Niitä vaatii muun muassa teollisuus, jolle ääretön tarkkuus on kilpailuvaltti. Esimerkiksi se, että vaikkapa lääkkeiden valmistukseen käytettävät aineet on mitattu luotettavalla tavalla.

– Sitominen luonnonvakioon antaa mahdollisuuden kehittää entistä tarkempia mittauksia, mikä on nykymaailmassa tosi tärkeää, koska oikeastaan kaikki pyörii mittausten ympärillä.

Samaan hengenvetoon Heinonen myöntää, että tavallisen ihmisen arjessa uudistus ei näy. Aamuinen vaa'alla käynti ei tule tuottamaan yllätyksiä.

– Tuskin ne milligramman osat juuri innostavat, Heinonen naurahtaa.

kilon prototyyppi
Alkuperäinen kilogramman prototyyppi, jota säilytetään Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston tiloissa lähellä Pariisia.BIPM

Maailma ei ole vielä täydellinen

Vaikka mittaukset ja standardit muuttuvat yhä yleismaailmallisemmiksi, uudistajille riittää vielä kovasti töitä. Tärkein poikkeama mittauksen saralla on tietysti Yhdysvallat, jossa mailit ja paunat ovat yhä tukevasti vallankahvassa, vaikka se virallisesti hyväksyykin myös metrit ja kilot.

– Ei ole näkyvissä, että siellä olisi kovin nopeasti muutosta tapahtumassa. Jos järjestelmää lähdetään muuttamaan, sillä on suuria taloudellisia vaikutuksia teollisuuteen ja yhteiskuntaan, Heinonen myöntää.

Yhdysvaltoja on jo pitkään yritetty käännyttää metrijärjestelmän puolelle. Vuonna 1793 kasvitieteilijä ja aristokraatti Joseph Donbay nousi Ranskassa laivaan, jonka oli tarkoitus viedä hänet kahden esineen kanssa Yhdysvaltoihin, jossa ulkoministerinä toimi metrijärjestelmään suopeasti suhtautunut Thomas Jefferson.

Toinen esineistä oli tarkalleen metrin mittainen tanko ja toinen kuparisylinteri, joka painoi tasan kilon.

Yritys meni mönkään, koska Donbayn laiva joutui kaapparimerirosvojen kynsiin ja Donbay itse vankilaan, missä hän kuoli myöhemmin. Koko tarina löytyy Ylen vuodentakaisesta jutusta.

Etäisyyksiä kilometreinä ja merimaileina.
Lubos Paukeje / AOP

Kaikkea ei tulla mittaamaan samoilla periaatteilla

Mittaaminen on ikivanha juttu. Iät ajat ovat kauppiaat ja heidän asiakkaansa halunneet tietää, maksavatko he saman verran vaikkapa samasta määrästä viljaa.

Kilon määritelmän uudistus on historiallinen tapahtuma. Pitää muistaa, että vielä 1700-luvulla esimerkiksi jalka tarkoitti eri puolilla Eurooppaa 15:tä eri pituutta. Ja pelkästään Ranskassa oli 1700-luvulla ennen metrijärjestelmää käytössä arviolta 250 000 mittayksikköä, Suomen Standardisoimisliiton artikkelissa kerrotaan. (siirryt toiseen palveluun)

Vaikka ihme tapahtuisi ja Yhdysvallat joku päivä siirtyisikin lähes koko muun maailman tapoihin mitata pituuksia ja massoja, lienee varmaa, että esimerkiksi ajan mittaaminen säilyy nykyisen kaltaisena. Vuorokaudessa ei tule jatkossakaan olemaan esimerkiksi kymmentä tuntia, jotka jakaantuvat sataan minuuttiin.

Sotkuja on luvassa jatkossakin. Se tiedetään myös Yhdysvaltain avaruushallinnossa Nasassa, kun sen Mars Climate Orbiter ajatui syrjään kohteestaan ja tuhoutui. Syynä oli sekaannus mittayksiköissä: toinen ohjauskeskuksista sovelsi paunasekunteja ja toinen SI-järjestelmän mukaisia newtonsekunteja.

Heinonen ei lakkaa korostamasta tarkan tiedon tärkeyttä nykymaailmassa.

– Data eli tieto on tulevaisuuden polttoainetta. Sitä myydään ja ostetaan. Datan laatu on silloin olennaista. Mitä luotettavammat mittaukset meillä on, sitä luotettavampaa data on.

Klo 14:50 tarkennettu metrin mittaamista koskevia määrityksiä.