Абсолютные шкалы
Абсолю́тные шка́лы, шкалы измерений относительных и счётных измеряемых величин, естественной единицей измерения в которых является число «один», обозначаемое цифрой 1. Единица является нейтральным элементом любой системы единиц измерения – она необходима и входит в состав систем автоматически.
Относительные измеряемые величины являются отношениями двух произвольных размеров одной и той же пропорциональной или аддитивной измеряемой величины. Такие отношения имеют размерность «единица» и выражаются действительными числами, для которых однозначная исходная единица измерения – число «один». Это различные коэффициенты – пропускания, отражения, ослабления света, затухания, усиления колебаний, показатель преломления, добротность колебательной системы, вероятность и др. Относительными измеряемыми величинами являются также критерии подобия – безразмерностные комбинации измеряемых величин (число Рейнольдса, число Маха, число Фруда, число Кнудсена, число Рэлея и др.). Некоторые дробные (дольные) части единицы имеют специальные названия и обозначения: процент (%), промилле (‰), миллионные (ppm), миллиардные (ppb), триллионные (ppt) доли.
Абсолютные шкалы обладают всеми признаками шкал отношений. Отличительные признаки абсолютных шкал: наличие естественного нуля и естественного единичного размера относительной величины. Некоторые абсолютные шкалы имеют ограниченный диапазон значений, который находится в пределах от нуля до единицы (или некоторого предельного значения по спецификации шкалы). В некоторых абсолютных шкалах логически возможно умножение значений измеряемой величины, например при последовательном усилении электрического сигнала.
Разновидностями абсолютных шкал являются дискретные (счётные, целочисленные, квантованные) шкалы измерений (счёта) множества отдельных объектов, эквивалентных по совокупности характерных свойств. К счётным величинам относятся количество (число) электронов, атомов и молекул, число клеточных или биомолекулярных объектов (например, копии конкретной последовательности нуклеиновой кислоты) или степень вырождения в квантовой механике. Например, электрический заряд выражают числом электронов, энергию монохроматического электромагнитного излучения – числом квантов (фотонов). В таких шкалах единица измерения (счёта) – число «один» – неделима на части. За кратную единицу счёта часто принимают установленное число одинаковых объектов: частиц (моль), квантов (эйнштейн), изделий (упаковок, коробок, ящиков, с обозначенным числом изделий в них).
Значения счётных величин и их единицы измерения «один» есть просто числа, а качественное отличие конкретных счётных измеряемых величин выражают их различными наименованиями. Важно иметь чёткое описание счётной величины с единицей измерения «один», например количество упаковок сахара с номинальной массой 1 кг, количество коробок спичек по 50 штук.
Примеры абсолютных шкал отношений:
шкалы показателя преломления;
шкалы оптических коэффициентов отражения, пропускания и поглощения;
шкалы диэлектрической проницаемости и диэлектрической восприимчивости;
шкалы коэффициентов усиления и ослабления;
шкалы коэффициентов трения (сухого и вязкого, покоя, скольжения и качения);
шкалы плоских углов с единицами измерений – радиан и угловой градус;
шкала телесных углов с единицей измерений – стерадиан;
шкалы параметров модуляции колебаний и волн;
шкала добротности колебательных систем;
шкалы блеска поверхностей;
шкалы частотных интервалов, используемые в акустических измерениях с единицами измерения октава, савар;
шкала долей компонентов в системе;
шкалы количества информации со счётными единицами измерений бит, байт и кратными специальными двоичными или десятичными приставками.
Единицы абсолютных шкал могут быть применены в сочетании с единицами размерностных величин. Плоские и телесные углы, выраженные в радианах и стерадианах соответственно, в СИ (SI) рассматриваются как величины с единицей «один». Обозначения рад (rad) и ср (sr) записываются при необходимости, чтобы подчеркнуть, что рассматриваемая величина является или включает в себя соответственно плоский или телесный угол. Для стерадианов, например, это подчёркивает различие между единицами потока и интенсивности в радиометрии и фотометрии. Однако в математике и других областях науки издавна практикуются отношения рад = 1 и ср = 1. В силу исторических причин радиан и стерадиан в СИ (SI) рассматриваются как производные единицы. Использование наряду с радианом единицы угловой градус является исторической традицией. Преобразование между радианами и градусами определяется соотношением 360° = 2π рад.
Значения величин с единицей измерения «один» выражаются просто в виде чисел: за ними обозначение единицы «1» или название «один» не указываются. Поскольку приставки СИ (SI) не могут быть привязанными ни к обозначению «1», ни к названию единицы «один», для записи очень больших или очень малых безразмерностных величин используются степени числа 10.
Относительные величины, например отношения длин и долей количества вещества, могут выражаться соответственно в единицах м/м, моль/моль, чтобы лучше понимать смысл измеряемой величины и, при желании, чтобы сделать возможным использование приставок СИ (SI) (мкм/м, нмоль/моль).