Warum ist ein Meter einen Meter lang?

09. Februar 2023

Was verbindet Liberia, Myanmar und die USA? In diesen Staaten wird nicht in Meter gemessen. In allen anderen Ländern der Erde ist er offizieller Standard. Dabei ist der Meter eine recht neue „Erfindung“ und gerade einmal gut 220 Jahre alt.

Zoll, Handbreit, Fuß, Elle oder Schritt: Über Jahrtausende war der menschliche Körper der Maßstab aller Dinge. Aber wie menschliche Füße fiel auch die jeweilige Maßeinheit regional recht unterschiedlich aus: In Weimar beispielsweise war ein Fuß deutlich kürzer als in Wien. Allein in deutschen Städten und Ländern musste man mit 18 unterschiedlichen Fußmaßen messen und rechnen. Das war unpraktisch, unübersichtlich und verkomplizierte den Handel. Das müsste doch einheitlicher zu machen sein, dachte sich die Akademie der Wissenschaften in Paris. Und machte sich während der Französischen Revolution daran, ein universelles Längenmaß zu entwickeln. Am 25. März 1791 nahm die verfassungsgebende Versammlung in Paris die Vorschläge der Forschenden an. Der „Meter“, wie er zwei Jahre später getauft wurde, sollte sich über den Erdumfang definieren. Er sollte ein Zehnmillionstel der Strecke betragen, die den Äquator mit dem Nordpol verbindet und dabei durch Paris führt.

Die renommierten Astronomen Jean-Baptiste Joseph Delambre und Pierre Méchain erhielten den Auftrag, den sogenannten Meridianbogen von Dünkirchen bis Barcelona neu zu vermessen. Ein Prozess, der in den Revolutionswirren einige Jahre in Anspruch nahm. 1798 konnten die Wissenschaftler schließlich die Ergebnisse ihrer Messungen vorlegen. Genauere Messmethoden ergaben allerdings recht bald: Die Entfernung vom Nordpol zum Äquator über Paris ist eigentlich 2.000 Meter länger als von den beiden Forschern berechnet – und der Meter damit etwa 0,2 Millimeter zu kurz. Denn Delambre und Méchain hatten die durch Berge und Täler unregelmäßig verbeulte Oberfläche der Erde noch nicht in ihre Berechnungen einbezogen. Trotzdem hielt man am „falschen“ Meter fest: Der wurde nun als die Länge eines konkreten Gegenstands festgesetzt – des Urmeters eben. Man goss Kopien des Urmeters aus Platin und Iridium, die dann an die Eichinstitute anderer Nationen übergeben wurden. Im Jahr 1875 beschlossen zwölf Länder, darunter das Deutsche Kaiserreich, den Meter und das metrische System offiziell einzuführen.

Das Problem blieb natürlich: Verwendet man einen konkreten Gegenstand als Grundlage einer Maßeinheit, nutzt sich nach und nach die Genauigkeit ab. Auch ein Platin-Meter kann bei Transport oder Gebrauch beschädigt werden. Und je öfter man den Urmeter vervielfältigt, desto stärker wird der Abguss vom Original abweichen. Forschende machten sich daher Gedanken, mit welchen anderen Berechnungsmethoden man den Meter definieren könnte. Dabei ging es nun darum, eine Definitionsmethode zu finden, die möglichst exakt dem „ungenauen“ Urmeter entsprach. Der Physiker Albert Michelson brachte dafür 1883 das Interferometer ins Spiel. Ein Instrument, das winzige Abstände durch die Überlagerung von Lichtwellen messen kann. Tatsächlich war die Interferometrie beim „Internationalen Büro für Maß und Gewicht“ bald in regelmäßigem Einsatz. Zur offiziellen Definition des Meters brachte es Michelsons Methode aber nicht.

Anders als Krypton. Forschende stellten fest, dass sich das Edelgas gut vermessen lässt. Ab 1960 wurde daher der Meter neu definiert. Der sollte nun genau 1.650.763,73 Wellenlängen der Kryptonlinie entsprechen. Sonderlich lange hielt der neue Meter-Standard allerdings auch nicht: Im selben Jahr wurde mit dem Laser ein funktionierender Prototyp einer neuen Technologie gebaut, die unerhört präzise Abstandsmessungen ermöglicht. 1983 wurde dann die Lichtgeschwindigkeit zum einheitlichen Maßstab. Ein Meter ist seither als die Strecke definiert, die ein Lichtstrahl im 299.792.458sten Bruchteil einer Sekunde zurücklegt. Weil das Licht überall im Universum gleich schnell unterwegs ist, kann man so immer exakt einen Meter abmessen. Einen Laser und entsprechendes Know-how vorausgesetzt.